JP2014135150A - 光源ユニットおよびこれを用いた照明装置。 - Google Patents
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Abstract
【課題】被照明物体が比較的近い場所に配置された場合でも光の色斑の発生を抑制できる光源ユニットを提供する。
【解決手段】光源ユニット1は、発光モジュール10,20,30を備える。発光モジュール10は、基板11と、当該基板11上に実装された発光部12とを有する。発光モジュール20は、透光性を有し且つ基板11における発光部12側に配された基板21と、当該基板21上に実装された発光部22とを有する。発光モジュール30は、透光性を有し且つ基板21における発光部22側に配された基板31と、当該基板31上に実装された発光部32とを有する。発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部22,32が発光部12に重なっている。
【選択図】図1
【解決手段】光源ユニット1は、発光モジュール10,20,30を備える。発光モジュール10は、基板11と、当該基板11上に実装された発光部12とを有する。発光モジュール20は、透光性を有し且つ基板11における発光部12側に配された基板21と、当該基板21上に実装された発光部22とを有する。発光モジュール30は、透光性を有し且つ基板21における発光部22側に配された基板31と、当該基板31上に実装された発光部32とを有する。発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部22,32が発光部12に重なっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光源ユニットおよびこれを用いた照明装置に関し、特に、光源ユニットから放射される光の色斑改善技術に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)を用いた照明用の光源ユニットが普及しつつある。そして、様々に変化する生活シーンに応じて照明光の色温度を自由に変更できる光源ユニットの実現の要望がある。
これに対して、従来から、色温度を変化させる機能を有する光源ユニットが提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された光源ユニットは、LEDと蛍光体を組み合わせてなり且つ互いに波長帯域の異なる光を放射する3種類の発光部を備える。3種類の発光部は、光源ユニットが備える一つの基板上に点在する形で配置されている。そして、光源ユニットの被照射面において、3種類の発光部から放射される光の照射領域が重なるところでは白色光になる。また、この白色光は、3種類の発光部から放射される光の比率の変化に伴い、その色温度が変化する。
これに対して、従来から、色温度を変化させる機能を有する光源ユニットが提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された光源ユニットは、LEDと蛍光体を組み合わせてなり且つ互いに波長帯域の異なる光を放射する3種類の発光部を備える。3種類の発光部は、光源ユニットが備える一つの基板上に点在する形で配置されている。そして、光源ユニットの被照射面において、3種類の発光部から放射される光の照射領域が重なるところでは白色光になる。また、この白色光は、3種類の発光部から放射される光の比率の変化に伴い、その色温度が変化する。
しかしながら、前述のように、特許文献1に記載された発光モジュールは、3種類の発光部が一つの基板上に点在する形で配置されている。そのため、被照明物体が光源ユニットから近い場所に配置されると、被照明物体が配置された場所において、各発光部それぞれから放射された光の照射領域が重ならないことに起因した光の色斑が顕著になってしまう。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、被照明物体が比較的近い場所に配置された場合でも光の色斑の発生を抑制できる光源ユニットを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る光源ユニットは、第1発光モジュールと、第2発光モジュールとを備える。第1発光モジュールは、第1基板と、当該第1基板上に実装された第1発光部とを有する。第2発光モジュールは、透光性を有し且つ第1基板における第1発光部側に配された第2基板と、当該第2基板上に実装された第2発光部とを有する。第2発光部は、少なくとも一部が透光性を有し、第1発光部から放射される光の波長帯域とは異なる波長帯域の光を放射する。そして、第1発光部の主光放射方向から見たときに、第2発光部のうち透光性を有する部分の少なくとも一部が第1発光部に重なっている。
本構成によれば、第1発光部の主光放射方向から見たときに、第2発光部の少なくとも一部が第1発光部に重なっており、第2発光部は透光性を有する第2基板上に実装されている。従って、第1発光部から放射された光が第2基板および第2発光部の少なくとも一部を透過して第2発光部における第1発光部側とは反対側に導かれ、第2発光部から放射された光の一部も第1発光部の主光出射方向に放射される。これにより、第1発光部の照射領域と、第2発光部の照射領域とが、光源ユニットと被照明物体との間の距離に関わらず必ず重なることになる。つまり、光源ユニットと被照明物体との間の距離に関わらず、被照明物体が配置された場所で第1、第2発光部の照射領域の一部を重ねることができる。従って、被照明物体が配置された場所において、第1、第2発光部それぞれから放射された光の照射領域が重ならないことに起因した光の色斑の発生を抑制できる。
<実施の形態1>
<1>構成
図1は、本実施の形態に係る光源ユニット1を示し、(a)は一部破断した分解斜視図であり、(b)は(a)におけるA−A断面の矢視図である。
光源ユニット1は、3つの発光モジュール10,20,30と、ヒートシンク41と、筐体43と、セード45とを備える。
<1>構成
図1は、本実施の形態に係る光源ユニット1を示し、(a)は一部破断した分解斜視図であり、(b)は(a)におけるA−A断面の矢視図である。
光源ユニット1は、3つの発光モジュール10,20,30と、ヒートシンク41と、筐体43と、セード45とを備える。
本実施の形態に係る光源ユニット1の要部分解斜視図を図2に示す。
発光モジュール10は、基板11と、基板11上に実装された発光部12とを有する。ここで、発光部12は、複数(図2では12個)のLED13と、LED13を一括して封止する封止部材15とを有する。
LED13は、GaN系材料から形成されたいわゆる青色LEDであり、そのピーク波長が波長帯域410nm乃至520nmの範囲にある分光放射スペクトルを有する。なお、LED13は、青色LEDに限定されるものではなく、例えば、放射される光のピーク波長が波長帯域350nm乃至470nmの範囲にある分光放射スペクトルを有する、いわゆる近紫外LEDから構成されるものであってもよい。このLED13は、樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板11に固着されている。この樹脂材料は、透光性を有するものであってもよいし、非透光性のものであってもよい。
発光モジュール10は、基板11と、基板11上に実装された発光部12とを有する。ここで、発光部12は、複数(図2では12個)のLED13と、LED13を一括して封止する封止部材15とを有する。
LED13は、GaN系材料から形成されたいわゆる青色LEDであり、そのピーク波長が波長帯域410nm乃至520nmの範囲にある分光放射スペクトルを有する。なお、LED13は、青色LEDに限定されるものではなく、例えば、放射される光のピーク波長が波長帯域350nm乃至470nmの範囲にある分光放射スペクトルを有する、いわゆる近紫外LEDから構成されるものであってもよい。このLED13は、樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板11に固着されている。この樹脂材料は、透光性を有するものであってもよいし、非透光性のものであってもよい。
封止部材15は、波長帯域(350nm乃至780nmの範囲の波長帯域)全体に亘って透明な樹脂材料やガラス、セラミックス等で形成されている。この樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。
基板11は、矩形板状に形成されている。基板11は、例えばアルミニウム等の金属から形成された板材11aと、ポリカーボネート等の絶縁性材料から形成され当該板材11aにおけるLED13が実装される面全体を覆う絶縁膜11bとからなる2層構造を有している。なお、基板11は、樹脂やセラミックス等の絶縁性材料単体からなるものであってもよい。また、基板11には、複数のLED13に電力を供給するための電極パッド17が形成されている。
基板11は、矩形板状に形成されている。基板11は、例えばアルミニウム等の金属から形成された板材11aと、ポリカーボネート等の絶縁性材料から形成され当該板材11aにおけるLED13が実装される面全体を覆う絶縁膜11bとからなる2層構造を有している。なお、基板11は、樹脂やセラミックス等の絶縁性材料単体からなるものであってもよい。また、基板11には、複数のLED13に電力を供給するための電極パッド17が形成されている。
発光モジュール20は、基板21と、基板21上に実装された発光部22とを有する。ここで、発光部22は、複数(図2では12個)のLED13と、LED13から放射される光の一部の波長を変換する波長変換部材25とを有する。ここで、発光部22の一部を構成するLED13は、透光性を有する樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板21に固着されている。
波長変換部材25は、透光性基材に緑色蛍光体または赤色蛍光体が分散されてなる。ここで、緑色蛍光体を用いた場合は、波長変換部材25は、480nm乃至630nmの波長帯域の光(以下、この波長帯域を「短波長帯域」と称し、この波長帯域の光を「短波長帯域光」と称する。)を放射する。一方、赤色蛍光体を用いた場合は、波長変換部材25は、540nm乃至780nmの波長帯域の光(以下、この波長帯域を「長波長帯域」と称し、この波長帯域の光を「長波長帯域光」と称する。)を放射する。
緑色蛍光体としては、例えば、アルミン酸塩蛍光体、例えば、BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+、珪酸塩(シリケート)蛍光体、例えば、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、α-サイアロン蛍光体、例えば、Sr1.5Al3Si9N16:Eu2+、Ca-α-SiAlON:Yb2+、β-サイアロン蛍光体、例えば、β-Si3N4:Eu2+、酸窒化物蛍光体、例えば、(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+、(Ba,Sr,Ca)2Si4AlON7:Ce3+、(Ba,Sr,Ca)Al2-xSixO4-xNx:Eu2+(0<x<2)、窒化物蛍光体、例えば、(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Ce3+、硫化物蛍光体、例えば、SrGa2S4:Eu2+、ガーネット蛍光体、例えば、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、BaY2SiAl4O12:Ce3+、Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+、YAG蛍光体、例えば、Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、TAG蛍光体、例えば、Tb3(Al,Ga)5O12:Ce3+、酸化物蛍光体、例えば、CaSc2O4:Ce3+を用いてもよい。
また、赤色蛍光体としては、例えば、硫化物蛍光体、例えば、(Sr,Ca)S:Eu2+、La2O2S:Eu3+(Sm3+)、珪酸塩(シリケート)蛍光体、例えば、Ba3MgSi2O8:Eu2+(Mn2+)、窒化物(酸窒化物)蛍光体、例えば、(Ca,Sr)SiN2:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Sr2Si5-xAlxOxN8-x:Eu2+(0≦x≦1)を用いてもよい。
基板21は、矩形板状に形成されている。基板21は、可視光波長帯域(400nm乃至780nmの範囲の波長帯域)全体に亘って透明な樹脂材料やガラス、セラミックス等で形成されている。この樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、環状オレフィン樹脂等を用いることができる。
発光モジュール30は、基板31と、基板21上に実装された発光部32とを備える。ここで、発光部32は、複数(図2では12個)のLED13と、LED13から放射される光の一部の波長を変換する波長変換部材35とを有する。ここで、発光部32の一部を構成するLED13は、透光性を有する樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板31に固着されている。
発光モジュール30は、基板31と、基板21上に実装された発光部32とを備える。ここで、発光部32は、複数(図2では12個)のLED13と、LED13から放射される光の一部の波長を変換する波長変換部材35とを有する。ここで、発光部32の一部を構成するLED13は、透光性を有する樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板31に固着されている。
波長変換部材35は、透光性基材に赤色蛍光体または緑色蛍光体が分散されてなる。ここで、波長変換部材35に用いられる蛍光体の種類は、波長変換部材25に用いられる蛍光体の種類によって異なる。波長変換部材25に用いられる蛍光体が赤色蛍光体であれば、波長変換部材35に用いられる蛍光体には緑色蛍光体が採用される。一方、波長変換部材25に用いられる蛍光体が緑色蛍光体であれば、波長変換部材35に用いられる蛍光体には赤色蛍光体が採用される。なお、赤色蛍光体および緑色蛍光体の材料は、前述と同様である。
基板31は、矩形板状に形成されており、基板21と同様に透明な材料から形成されている。
ところで、基板21は、その発光部22側とは反対側の面が基板11における発光部12側の面に対向した状態で配されている。そして、発光部22の主光出射方向は、発光部12の主光出射方向と一致している。また、基板31は、その発光部32側とは反対側の面が基板21における発光部22側の面に対向した状態で配されている。そして、発光部22の主光放射方向は、発光部32の主光放射方向と一致している。即ち、発光部12,22,32の主光放射方向は互いに一致している。また、発光部12,22の主光放射方向から見たときに、発光部22が発光部12に重なっており、発光部32が発光部32に重なっている。つまり、発光部12,22,32が重なる方向を上下方向とすると、最も下側に発光部12が配置され、発光部12の上に発光部22が重なるように配置され、最も上側に発光部32が配置されている。
ところで、基板21は、その発光部22側とは反対側の面が基板11における発光部12側の面に対向した状態で配されている。そして、発光部22の主光出射方向は、発光部12の主光出射方向と一致している。また、基板31は、その発光部32側とは反対側の面が基板21における発光部22側の面に対向した状態で配されている。そして、発光部22の主光放射方向は、発光部32の主光放射方向と一致している。即ち、発光部12,22,32の主光放射方向は互いに一致している。また、発光部12,22の主光放射方向から見たときに、発光部22が発光部12に重なっており、発光部32が発光部32に重なっている。つまり、発光部12,22,32が重なる方向を上下方向とすると、最も下側に発光部12が配置され、発光部12の上に発光部22が重なるように配置され、最も上側に発光部32が配置されている。
ここにおいて、発光部12,22,32それぞれのLED13から放射された青色光のうち、波長変換部材25,35で変換された光と波長変換部材25,35で変換されなかった光とが混合されることにより白色光が得られる。
図1に示すように、ヒートシンク41は、矩形板状に形成されている。ヒートシンク41は、アルミニウム等の金属材料やセラミックス、熱伝導性樹脂等の熱伝導率の高い材料から形成されている。このヒートシンク41の上面には、発光モジュール10の基板11が面接触した状態で配置されている。これにより、ヒートシンク41と発光モジュール10とが熱的に結合している。
図1に示すように、ヒートシンク41は、矩形板状に形成されている。ヒートシンク41は、アルミニウム等の金属材料やセラミックス、熱伝導性樹脂等の熱伝導率の高い材料から形成されている。このヒートシンク41の上面には、発光モジュール10の基板11が面接触した状態で配置されている。これにより、ヒートシンク41と発光モジュール10とが熱的に結合している。
筐体43は、対向配置された2組の側壁43a,43bからなる略矩形枠状であり、ヒートシンク41の上面に固着されている。また、1組の側壁43aそれぞれには、互いに近づく方向に突出し且つヒートシンク41の上面に平行に延長された3対のリブ43ca,43cb,43da,43db,43ea,43ebが設けられている。また、各リブ43ca,43cb,43da,43db,43ea,43ebにおける下面側には、弾性を有する金属材料からなる導電部材51a,53a,51b,53b,51c,53cが配置されている。また、1組の側壁43aの一方には、側壁43aを厚み方向に貫通する6つの貫通孔43f(図1(a)では3つだけ図示している。)が形成されており、各貫通孔43fに被覆導線47a,47b,47c,49a,49b,49cが挿通されている。そして、各被覆導線47a,47b,47c,49a,49b,49cの先端部における被覆が剥離された部位が、各導電部材51a,53a,51b,53b,51c,53cに接触している(図1(b)参照)。また、被覆導線47a,47b,47c,49a,49b,49cは、一束に纏められて1つの電源線63を構成している。そして、電源線63の導電部材51a,53a,51b,53b,51c,53c側とは反対側の端部には、コネクタ61が取付けられている。電源線63は、コネクタ61を介して電源装置(図示せず)に電気的に接続される。
発光モジュール10の基板11は、ヒートシンク41の上面に載置された状態で、ヒートシンク41の上面と一対のリブ43ca,43cbとの間に配置されている。ここで、導電部材51a,53aが、基板11上の電極パッド17に弾接している。これにより、基板11は、ヒートシンク41と導電部材51a,53aとにより挟持固定されている。
発光モジュール20(30)の基板21(31)は、その両端部がリブ43ca,43cb(43da,43db)の上面で支持された状態で、リブ43ca,43cb(43da,43db)とリブ43da,43db(43ea,43eb)との間に配置されている。ここで、導電部材51b,53b(51c,53c)が、基板21(31)上の電極パッド27(37)に弾接している。これにより、基板21(31)は、リブ43ca,43cb(43da,43db)と導電部材51b,53b(51c,53c)とにより挟持固定されている。
発光モジュール20(30)の基板21(31)は、その両端部がリブ43ca,43cb(43da,43db)の上面で支持された状態で、リブ43ca,43cb(43da,43db)とリブ43da,43db(43ea,43eb)との間に配置されている。ここで、導電部材51b,53b(51c,53c)が、基板21(31)上の電極パッド27(37)に弾接している。これにより、基板21(31)は、リブ43ca,43cb(43da,43db)と導電部材51b,53b(51c,53c)とにより挟持固定されている。
セード45は、透光性材料から矩形板状に形成されている。このセード45は、光を散乱する透光性材料から形成されている。この光を散乱する透光性材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミック等の透光性材料で形成された基体部分に、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の透光性材料で形成された粒子部分が分散されてなるものがある。
<2>光源ユニット1から放射される光の色斑について
次に、本実施の形態に係る光源ユニット1から放射される光の輝度斑について比較例を比べながら説明する。
図3は、光源ユニットから当該光源ユニットの主光放射方向に沿って離間した位置に配置されたスクリーン(被照明物体)S上において、(a)は本実施の形態に係る光源ユニット1の配光特性を示す概念図であり、(b)は比較例に係る光源ユニットの配光特性を示す概念図である。ここで、スクリーンS1は、光源ユニットから距離L1だけ離間した位置に配置され、スクリーンS2は、光源ユニットから距離L1よりも短い距離L2だけ離間した位置に配置されている。図3(a)および(b)中における、S10,S20,S30で示す領域は、各発光部10,20,30から放射される光のうち、同一スクリーン内における、その強度が最大強度の1/2以上となる光が照射される領域(以下、「照射領域」と称する。)を示す。
次に、本実施の形態に係る光源ユニット1から放射される光の輝度斑について比較例を比べながら説明する。
図3は、光源ユニットから当該光源ユニットの主光放射方向に沿って離間した位置に配置されたスクリーン(被照明物体)S上において、(a)は本実施の形態に係る光源ユニット1の配光特性を示す概念図であり、(b)は比較例に係る光源ユニットの配光特性を示す概念図である。ここで、スクリーンS1は、光源ユニットから距離L1だけ離間した位置に配置され、スクリーンS2は、光源ユニットから距離L1よりも短い距離L2だけ離間した位置に配置されている。図3(a)および(b)中における、S10,S20,S30で示す領域は、各発光部10,20,30から放射される光のうち、同一スクリーン内における、その強度が最大強度の1/2以上となる光が照射される領域(以下、「照射領域」と称する。)を示す。
本実施の形態に係る光源ユニット1では、発光部12、22、32それぞれの主光放射方向J1,J2,J3が互いに一致している。そして、発光部12の主光放射方向J1から見たときに、発光部22が発光部12に重なっており、発光部22の主光放射方向J2から見たときに、発光部32が発光部22に重なっている。一方、比較例に係る光源ユニットでは、3つの発光モジュール10,20,30が同一の平面H内に並列している。
図3(b)に示すように、比較例に係る光源ユニットでは、光源ユニットから距離L1だけ離間した位置(比較的遠い位置)に配置されたスクリーンS2上では、各発光部12,22,32の照射領域S10,S20,S30が重なっている(図3(b)の二点鎖線参照)。一方、光源ユニットから距離L2だけ離間した位置(比較的近い位置)に配置されたスクリーンS1上では、各発光部12,22,32の照射領域S10,S20,S30が重ならなくなり、スクリーンS1上の光の色斑が顕著になる。ここで、照射領域S10,S20,S30が重なる距離と照射領域S10,S20,S30重ならない距離との境界は、各発光部12,22,32の配光特性で定まっている。
一方、図3(a)に示すように、本実施の形態に係る光源ユニット1では、スクリーンS1,S2のいずれにおいても各発光部12,22,32の照射領域S10,S20,S30の一部が重なる。従って、光源ユニット1では、スクリーンS1,S2が光源ユニット1から主光放射方向J1,J2,J3側に配置されている限り、光源ユニット1とスクリーンS1,S2との間の距離L1,L2に関わらず、スクリーンS1,S2が配置された場所で発光部12,22,32の照射領域の一部を重ねることができる。従って、スクリーンS1,S2が配置されたいずれの場所においても発光部12,22,32それぞれから放射された光の照射領域が重ならないことに起因した色斑の発生を抑制できる。
<3>光源ユニットの分光学的特性について
次に、本実施の形態に係る光源ユニット1の分光学的特性について説明する。ここでは、4つの実施例(第1乃至第4実施例)に係る光源ユニット(以下、実施例1乃至4に係る光源ユニットを「光源ユニット1A乃至1D」と称する。)について説明する。
各実施例に係る光源ユニット1A乃至1Dは、青色光を放射する発光モジュールと、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールとを組み合わせて構成されている。ここで、緑色蛍光体として、ガーネット蛍光体(Ca3Sc2Si3O12:Ce3+)が用いられ、赤色蛍光体として、酸窒化物蛍光体((Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+)が用いられている。
次に、本実施の形態に係る光源ユニット1の分光学的特性について説明する。ここでは、4つの実施例(第1乃至第4実施例)に係る光源ユニット(以下、実施例1乃至4に係る光源ユニットを「光源ユニット1A乃至1D」と称する。)について説明する。
各実施例に係る光源ユニット1A乃至1Dは、青色光を放射する発光モジュールと、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールとを組み合わせて構成されている。ここで、緑色蛍光体として、ガーネット蛍光体(Ca3Sc2Si3O12:Ce3+)が用いられ、赤色蛍光体として、酸窒化物蛍光体((Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+)が用いられている。
実施例1および2係る光源ユニット1Aおよび1Bは、発光モジュール20として緑色蛍光体を含有する波長変換部材を有する発光モジュールを採用し、発光モジュール30として赤色蛍光体を含有する波長変換部材を有する発光モジュールを採用した構成である。そして、発光モジュール10への投入電流に対する発光モジュール20,30への投入電流の割合は、光源ユニット1Bに比べて光源ユニット1Aのほうが大きくなっている。
一方、実施例3および4に係る光源ユニット1Cおよび1Dは、発光モジュール20として赤色蛍光体を含有する波長変換部材を有する発光モジュールを採用し、発光モジュール30として緑色蛍光体を含有する波長変換部材を有する発光モジュールを採用した構成である。つまり、光源ユニット1Cおよび1Dは、光源ユニット1Aおよび1Bに対して、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールの配置が入れ替わっている。そして、発光モジュール10への投入電流に対する発光モジュール20,30への投入電流の割合は、光源ユニット1Cに比べて光源ユニット1Dのほうが大きくなっている。
緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールから放射される光(短波長帯域光)の分光放射スペクトルを図4(a)に示す。また、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールから放射される光(長波長帯域光)の分光放射スペクトルを図4(b)に示す。
図4(a)に示すように、短波長帯域光は、少なくとも480nm乃至630nmの範囲内の短波長側帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する。また、図4(b)に示すように、長波長帯域光は、540nm乃至780nmの範囲内の長波長側帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する。
図4(a)に示すように、短波長帯域光は、少なくとも480nm乃至630nmの範囲内の短波長側帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する。また、図4(b)に示すように、長波長帯域光は、540nm乃至780nmの範囲内の長波長側帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する。
実施例1および2に係る光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルを図5に示し、実施例3および4に係る光源ユニット1Cおよび1Dから放射される白色光の分光放射スペクトルを図6に示す。なお、図5および図6に示す各分光放射スペクトルは、その強度の最大値で規格化されたものである。
図5に示すように、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、概して500nm乃至520nmの波長帯域が窪んでおり、550nm乃至570nmの波長帯域にピークが生じている。一方、図6に示すように、光源ユニット1Cおよび1Dから放射される白色光の分光放射スペクトルは、概して500nm乃至520nmの波長帯域にピークが生じており、このピークは短波長帯域光の分光放射スペクトルのピークと略一致している。
図5に示すように、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、概して500nm乃至520nmの波長帯域が窪んでおり、550nm乃至570nmの波長帯域にピークが生じている。一方、図6に示すように、光源ユニット1Cおよび1Dから放射される白色光の分光放射スペクトルは、概して500nm乃至520nmの波長帯域にピークが生じており、このピークは短波長帯域光の分光放射スペクトルのピークと略一致している。
結局、光源ユニット1Aおよび1Bと光源ユニット1Cおよび1Dとでは、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールとの重なり順序が異なる。そして、このように、各発光モジュールの順序を変えるたけで、光源ユニットから放射される白色光とで分光放射スペクトルの形状が変わる。以下、この理由についての考察を述べる。
図7に、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の光学特性を説明するための模式図を示す。図7において、実線は光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルを示し、一点鎖線は短波長帯域光(図7中の破線参照)と長波長帯域光(図7中の点線参照)とを足し合わせた形状を示している。
光源ユニット1Aおよび1Bでは、発光部22から放射された短波長帯域光が、波長変換部材35に含有された赤色蛍光体による吸収損失を受ける(図7中のクロスハッチで示した領域参照)。これにより、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、500nm乃至520nmの波長帯域が窪んだ状態となっている。また、波長変換部材35に含有された赤色蛍光体に吸収される光は、当該赤色蛍光体の励起光として機能するため、発光部32から放射される長波長帯域光が増加する(図7中の格子模様の領域)。これにより、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、550nm乃至570nmの波長帯域にピークがある形状となる。
光源ユニット1Aおよび1Bでは、発光部22から放射された短波長帯域光が、波長変換部材35に含有された赤色蛍光体による吸収損失を受ける(図7中のクロスハッチで示した領域参照)。これにより、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、500nm乃至520nmの波長帯域が窪んだ状態となっている。また、波長変換部材35に含有された赤色蛍光体に吸収される光は、当該赤色蛍光体の励起光として機能するため、発光部32から放射される長波長帯域光が増加する(図7中の格子模様の領域)。これにより、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光の分光放射スペクトルは、550nm乃至570nmの波長帯域にピークがある形状となる。
一方、光源ユニット1Cおよび1Dでは、発光部22から放射された長波長帯域光は、波長変換部材35に含有された緑色蛍光体に吸収されない。これにより、光源ユニット1G乃至1Lから放射される白色光の分光放射スペクトルでは、発光部32から放射される短波長帯域光の分光放射スペクトルのピークをそのまま反映した形状となっている。
また、光源ユニット1Aおよび1Bは、光源ユニット1Cおよび1Dに比べて、放射される白色光の光量が低い。これは、光源ユニット1Aおよび1Bでは、赤色蛍光体に吸収された短波長帯域光の一部が熱に変換されて波長変換部材35内に放出されることに起因している。
また、光源ユニット1Aおよび1Bは、光源ユニット1Cおよび1Dに比べて、放射される白色光の光量が低い。これは、光源ユニット1Aおよび1Bでは、赤色蛍光体に吸収された短波長帯域光の一部が熱に変換されて波長変換部材35内に放出されることに起因している。
従って、光源ユニット1Aおよび1Bの、単位投入電力当たりの光量(以下、「パワー効率」と称する。)は、光源ユニット1Cおよび1Dのパワー効率に比べて小さくなり易い。
次に、各実施例について、演色性および彩度を評価した結果について説明する。
図8は、光源ユニット1A乃至1Dそれぞれから放射される白色光の光学特性を評価するための各種指標を列挙した表である。各種指標としては、白色光の色温度Tc、色座標(x,y,u,v)、演色評価数R1乃至R8、特殊演色評価数R9乃至R15、平均演色評価数Ra(1〜8)、色域面積比Ga,Ga4、目立ち指数FCIを採用した。
次に、各実施例について、演色性および彩度を評価した結果について説明する。
図8は、光源ユニット1A乃至1Dそれぞれから放射される白色光の光学特性を評価するための各種指標を列挙した表である。各種指標としては、白色光の色温度Tc、色座標(x,y,u,v)、演色評価数R1乃至R8、特殊演色評価数R9乃至R15、平均演色評価数Ra(1〜8)、色域面積比Ga,Ga4、目立ち指数FCIを採用した。
ここで、各種指標の特徴について説明する。
演色評価数R1乃至R8および平均演色評価数Raは、JIS Z8726に規定された試験色番号1乃至8の試験色(中彩度の試験色)に基づいて算出されるものである。演色評価数R1からR8は、いわゆる中彩度の照明対象物の色の見え方の忠実性を評価する場合に選定されるものである。
演色評価数R1乃至R8および平均演色評価数Raは、JIS Z8726に規定された試験色番号1乃至8の試験色(中彩度の試験色)に基づいて算出されるものである。演色評価数R1からR8は、いわゆる中彩度の照明対象物の色の見え方の忠実性を評価する場合に選定されるものである。
特殊演色評価数R9乃至R12は、JIS Z8726に規定された試験色番号9乃至12の試験色(高彩度の試験色。具体的には、鮮やかな赤色、黄色、緑色、青色)に基づいて算出されるものである。この特殊演色評価数R9乃至R12は、色鮮やかな照明対象物の色の見えの忠実性を評価する場合に選定されるものである。また、特殊演色評価数R13,R14,R15は、JIS Z8726に規定された試験色番号13,14,15の試験色(西洋人の肌の色、木の葉の色、日本人の肌の色)に基づいて算出されるものである。この特殊演色評価数R13,R14,R15は、一般的な西洋人の肌の色や木の葉の色、日本人の肌の色の見えを評価する場合に選定されるものである。
これら演色評価数R1乃至R15並びに平均演色評価数Raが大きいほど演色性が高いことになる。
色域面積比Gaは、JIS Z8726の参考欄に「演色評価数による以外の演色性の評価方法」として記載されたものである。具体的には、試験色番号1乃至8の8つの試験色に対して基準光による色度座標と、光源ユニット1A乃至1Hから放射される白色光による色度座標とを求め、これらをU*V*平面上にプロットして得られる8角形の面積を求める。そして、光源ユニット1A乃至1Hから放射される白色光に対応する8角形の面積と、基準光に対応する8角形の面積との比を100倍して得られる値が、色域面積比Gaである。この色域面積比Gaが小さいときには、彩度が減じる方向にあり、色がくすんで見える傾向にある。一方、色面積比Gaが100に近づくほど、彩度が増加する方向にあり、色が鮮やかに見える傾向にある。
色域面積比Gaは、JIS Z8726の参考欄に「演色評価数による以外の演色性の評価方法」として記載されたものである。具体的には、試験色番号1乃至8の8つの試験色に対して基準光による色度座標と、光源ユニット1A乃至1Hから放射される白色光による色度座標とを求め、これらをU*V*平面上にプロットして得られる8角形の面積を求める。そして、光源ユニット1A乃至1Hから放射される白色光に対応する8角形の面積と、基準光に対応する8角形の面積との比を100倍して得られる値が、色域面積比Gaである。この色域面積比Gaが小さいときには、彩度が減じる方向にあり、色がくすんで見える傾向にある。一方、色面積比Gaが100に近づくほど、彩度が増加する方向にあり、色が鮮やかに見える傾向にある。
目立ち指数FCIは、照明対象物の色の目立ち感を評価する指標である(特開平6−180248号公報参照)。この目立ち指数FCIは、前述の特殊演色評価数を算出する際に用いられる試験色番号No.9乃至12の試験色それぞれに近似した4色から構成された4色配色サンプルに基づいて算出される。この4色配色サンプルの色域面積と目立ち指数FCIとの間には式(1)で表される関係式が成立する。
色域面積比Ga4は、試験色番号9乃至12に対応する特殊演色評価数R9乃至R12を用いて算出された色域面積比である。具体的には、特殊演色評価数R9乃至R12を用いて、前述の色面積比Gaの算出に用いた計算手法と同じ計算手法で得られる。この色域面積比Ga4を指標とすることにより鮮やかに見せたい照明対象物が鮮やかに見えているかということを正確に評価することができる。
以上をまとめると、演色評価数R1乃至R8、特殊演色評価数R9乃至R15、平均演色評価数Raが、光の演色性を評価する指標であり、色域面積比Ga,Ga4、目立ち指数FCIが、彩度を評価する指標であると言える。これを踏まえて、光源ユニット1A乃至1Hから放射される白色光の光学特性について説明する。
図8の表に示すように、実施例1乃至4に係る光源ユニット1A乃至1Dは、長波長帯域光を放射する発光モジュールへの投入電流が大きいものほど、色温度Tcが低くなっている。
図8の表に示すように、実施例1乃至4に係る光源ユニット1A乃至1Dは、長波長帯域光を放射する発光モジュールへの投入電流が大きいものほど、色温度Tcが低くなっている。
また、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光は、光源ユニット1Cおよび1Dから放射される白色光に比べて、R1乃至R15、Ra(1〜8)の値が概ね大きくなっているが、Ga、FCI、Ga4が概ね小さい。前述のように、R1乃至R15、Ra(1〜8)が小さいほど演色性が高く、Ga、FCI、Ga4が大きいほど採度が高い。つまり、光源ユニット1Aおよび1Bから放射される白色光は、光源ユニット1Cおよび1Dから放射される白色光に比べて演色性が高く且つ彩度が低い。
本実施の形態に係る光源ユニット1では、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールの配置を入れ替えるだけで、光源ユニット1から放射される白色光の演色性や彩度を変更することができる。
次に、CIE xy色度図において、各光源ユニット1A乃至1Dから放射される白色光の色度座標と黒体軌跡との位置関係について説明する。
次に、CIE xy色度図において、各光源ユニット1A乃至1Dから放射される白色光の色度座標と黒体軌跡との位置関係について説明する。
図9に、各光源ユニット1A乃至1Dから放射される白色光のCIE xy色度図における色度座標を示す。図9において、実線Li0は黒体軌跡を示し、一点鎖線Li1は黒体軌跡との偏差が±0.003uvの曲線を示し、破線Li2は黒体軌跡との偏差が±0.005uvの曲線を示す。
各光源ユニット1A乃至1Dから放射される白色光の色度座標は、全て±0.003uvの曲線の内側に位置しており、当該白色光が高い演色性を示すことが判る。
各光源ユニット1A乃至1Dから放射される白色光の色度座標は、全て±0.003uvの曲線の内側に位置しており、当該白色光が高い演色性を示すことが判る。
つまり、本実施の形態に係る光源ユニット1では、CIE xy色度図において、黒体軌跡との偏差が高々略±0.003uvの範囲内に収まる程度の高い演色性を示す白色光を得ることができる。
<4>まとめ
結局、本実施の形態に係る光源ユニット1では、発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部22が発光部12に重なっており、発光部22は透明な基板21上に実装されている。また、発光部22の主光放射方向から見たときに、発光部32が発光部22に重なっており、発光部32は透明な基板31上に実装されている。ここにおいて、発光部12から放射された光が基板21および発光部22を透過して発光部22における発光部12側とは反対側に導かれるとともに、発光部22から放射された光が基板31および発光部32を透過して発光部32における発光部22側とは反対側に導かれる。これにより、発光部12,22,32それぞれの照射領域が、光源ユニットと被照明物体との間の距離に関わらず必ず重なることになる。つまり、光源ユニット1と被照明物体との間の距離に関わらず、被照明物体が配置された場所で発光部12,22,32の照射領域の一部を重ねることができる。従って、被照明物体が配置された場所において、発光部12,22,32それぞれから放射された光の照射領域が重ならないことに起因した光の色斑の発生を抑制できる。
<4>まとめ
結局、本実施の形態に係る光源ユニット1では、発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部22が発光部12に重なっており、発光部22は透明な基板21上に実装されている。また、発光部22の主光放射方向から見たときに、発光部32が発光部22に重なっており、発光部32は透明な基板31上に実装されている。ここにおいて、発光部12から放射された光が基板21および発光部22を透過して発光部22における発光部12側とは反対側に導かれるとともに、発光部22から放射された光が基板31および発光部32を透過して発光部32における発光部22側とは反対側に導かれる。これにより、発光部12,22,32それぞれの照射領域が、光源ユニットと被照明物体との間の距離に関わらず必ず重なることになる。つまり、光源ユニット1と被照明物体との間の距離に関わらず、被照明物体が配置された場所で発光部12,22,32の照射領域の一部を重ねることができる。従って、被照明物体が配置された場所において、発光部12,22,32それぞれから放射された光の照射領域が重ならないことに起因した光の色斑の発生を抑制できる。
また、本実施の形態に係る光源ユニット1では、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールと、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備えた発光モジュールの配置を入れ替えるだけで、光源ユニット1から放射される白色光の演色性や彩度を変更することができる。
更に、本実施の形態に係る光源ユニット1では、波長変換部材に含有させる緑色蛍光体および赤色蛍光体の量を適宜設定することにより、CIE xy色度図において、黒体軌跡との偏差が高々略±0.005uvの範囲内に収まる程度の高い演色性を示す白色光を得ることができる。
更に、本実施の形態に係る光源ユニット1では、波長変換部材に含有させる緑色蛍光体および赤色蛍光体の量を適宜設定することにより、CIE xy色度図において、黒体軌跡との偏差が高々略±0.005uvの範囲内に収まる程度の高い演色性を示す白色光を得ることができる。
なお、実施例1および2の光源ユニット1Aおよび1Bにおいて、発光部12,22のLED13を青色LEDとし、発光部32のLED13を近紫外LEDとし、波長変換部材35を短波長帯域光は吸収しない赤色蛍光体を含有したものとしてもよい。このような赤色蛍光体としては、近紫外LEDから放射される光の短波長側の一部の波長帯域の光は吸収するが、青色LEDから放射される光や短波長帯域光は吸収しないものがある。
この場合、発光部22から放射された短波長帯域光が波長変換部材35に吸収されないので、パワー効率向上を図ることができる。また、短波長帯域光が波長変換部材35に含有される蛍光体を励起することに起因して発生する長波長帯域光を考慮する必要がないため、調色制御の容易化を図ることができる。また、近紫外LEDから放射される光の波長帯域の分光放射強度も変更することができるので、分光放射強度を調節できる波長帯域の幅が広がる。
更に、赤色蛍光体として、3価のユーロピウムを用いた酸化物蛍光体(例えば、Y2O2S:Eu3+、Y2O3:Eu3+やLa2O2S:Eu3+等)を用いれば、発光部から放射される光の分光放射スペクトルの形状を比較的シャープなものとすることができる。このため、光源ユニット1から放射される白色光の分光分布の設計自由度の拡大を図ることができる。
また、実施例1および2の光源ユニット1Aおよび1Bにおいて、発光部12,32のLED13を青色LEDとし、発光部22のLED13を近紫外LEDとし、波長変換部材25を青色光よりも短波長の紫外光でのみ励起される緑色蛍光体を含有したものとしてもよい。このような緑色蛍光体の中には、当該緑色蛍光体から放射される光の分光放射スペクトルがシャープなピークを持つ形状であるものがある。この緑色蛍光体を採用すれば、発光部22から放射される光の分光放射スペクトルの短波長側の裾部分をピーク波長側(長波長側)にシフトさせることができる。これにより、発光部22から放射される光の波長帯域が、波長変換部材35による主たる吸収波長帯域(上記ピーク波長よりも短波長側の波長帯域に存在する)に干渉しないようにすることができる。この場合、発光部22から放射された光の波長変換部材35に吸収される割合を減らすことができるので、パワー効率向上および調色制御の容易化を図ることができる。
<実施の形態2>
本実施の形態に係る照明装置201の断面図を図10に示す。
照明装置201は、天井Cに埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、器具203と、電源装置204と、コントローラ205と、実施の形態1で説明した光源ユニット1とを備える。
本実施の形態に係る照明装置201の断面図を図10に示す。
照明装置201は、天井Cに埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、器具203と、電源装置204と、コントローラ205と、実施の形態1で説明した光源ユニット1とを備える。
器具203は、光源収納部203aと、電源収納部203bと、外鍔部203cとを有する。器具203は、例えば、アルミダイキャスト等の金属材料から形成されている。光源収納部203aは、有底円筒状であって、内部に光源ユニット1が着脱自在に取り付けられる。電源収納部203bは、光源収納部203aの底側に延設されており、内部に電源装置204が収納されている。外鍔部203cは、円環状であって、光源収納部203aの開口部から外方へ向けて延設されている。器具203は、光源収納部203aおよび電源収納部203bが天井Cに貫設された埋込穴C1に埋め込まれ、外鍔部203cが天井Cの下面C2における埋込穴C1の周部に当接された状態で、例えば取付螺子(不図示)によって天井Cに取り付けられる。
電源装置204は、電源回路204aと、光量比率制御回路204bとを備える。ここで、電源回路204aは、光源ユニット1に内蔵された発光モジュール10,20,30それぞれに各別に電力供給を行う。光量比率制御回路204bは、発光モジュール10,20,30の発光部12,22,32から放射される白色光の光量の比率を変化させる。また、電源装置204は、光源ユニット1と電気的に接続される電源線204cを有し、当該電源線204cの先端には光源ユニット1のコネクタ61に接続されるコネクタ204dが取り付けられている。そして、電源回路204aは、電源線204cおよびコネクタ61,204dを介して発光モジュール10,20,30それぞれに電力供給を行う。
また、電源装置204には、ユーザが、発光部12,22,32から放射される白色光の光量の比率を変化させる際に操作するコントローラ205が信号線205aを介して接続されている。そして、光量比率制御回路204bは、コントローラ205から信号線205aを介して入力される信号電圧に基づいて、電源回路204aから発光部2012Aに供給する電流の大きさと、電源回路504aから発光モジュール10,20,30に供給する電流の大きさの比率を変化させる。これにより、発光部12,22,32から放射される白色光の光量比率が変化する。
本実施の形態に係る照明装置の回路図を図11に示す。
発光モジュール10,20,30それぞれは、互いに直並列に接続された複数のLED13を有する。
電源装置204は、電源回路204aと、光量比率制御回路204bとを備える。
電源回路204aは、発光モジュール10,20,30それぞれに各別に電流供給を行う。この電源回路204aは、整流回路204aaと、3つの定電流回路204ab,204ac,204adとを備える。
発光モジュール10,20,30それぞれは、互いに直並列に接続された複数のLED13を有する。
電源装置204は、電源回路204aと、光量比率制御回路204bとを備える。
電源回路204aは、発光モジュール10,20,30それぞれに各別に電流供給を行う。この電源回路204aは、整流回路204aaと、3つの定電流回路204ab,204ac,204adとを備える。
整流回路204aaは、外部電源ACから供給される交流を整流して直流に変換する。整流回路204aaは、例えば、ダイオードブリッジから構成されるものであってもよい。
定電流回路204ab,204ac,204adは、整流回路204aaからの電力供給を受けて発光モジュール10,20,30それぞれに一定の電流を供給する。この定電流回路204ab,204ac,204adは、周知の降圧チョッパ回路や昇降圧回路等を用いて構成されており定電流制御がなされる。
定電流回路204ab,204ac,204adは、整流回路204aaからの電力供給を受けて発光モジュール10,20,30それぞれに一定の電流を供給する。この定電流回路204ab,204ac,204adは、周知の降圧チョッパ回路や昇降圧回路等を用いて構成されており定電流制御がなされる。
また、光量比率制御回路204bは、コントローラ205から入力される信号電圧に基づいて、電源回路204から発光モジュール10,20,30に供給する電流の大きさの比率を変化させる。これにより発光モジュール10,20,30の発光部12,22,32から放射される白色光の光量比率が変化する。具体的には、光量比率制御回路204bは、各定電流回路204ab,204ac,204adに入力するPWM信号のオンデューティを個別に変化させることにより、各定電流回路204ab,204ac,204adから発光モジュール10,20,30に供給する電流の大きさを変化させる。
このように、各発光部12,22,32から放射される白色光の光量比率を変化させることにより、光源ユニット1から放射される白色光の色温度を変化させることができる。
<変形例>
(1)実施の形態1では、発光部22の主光放射方向側から見たときに、発光部32の全部が発光部22に重なっている例について説明したが、必ずしも全部重なっている必要はなく、一部のみが重なっている構成でもよい。
<変形例>
(1)実施の形態1では、発光部22の主光放射方向側から見たときに、発光部32の全部が発光部22に重なっている例について説明したが、必ずしも全部重なっている必要はなく、一部のみが重なっている構成でもよい。
本変形例に係る光源ユニットの要部分解斜視図を図12に示す。なお、図12において実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光モジュール30は、円環状の発光部232を有する。この発光部232は、基板31上に円環状に実装された複数(図12では12個)のLED13と、当該LED13を一括して封止する形で配設された円環状の波長変換部材235とを備える。
発光モジュール30は、円環状の発光部232を有する。この発光部232は、基板31上に円環状に実装された複数(図12では12個)のLED13と、当該LED13を一括して封止する形で配設された円環状の波長変換部材235とを備える。
一方、発光モジュール20は、平面視円形状の発光部222を有する。この発光部222は、基板21上に実装された複数(図12では12個)のLED13と、当該LED13を一括して封止する形で配設された平面視円形状の波長変換部材225とを備える。
ここにおいて、発光部222の主光放射方向側から見たときに、発光部232の内側の周縁部が発光部222の周部に重なっている。
ここにおいて、発光部222の主光放射方向側から見たときに、発光部232の内側の周縁部が発光部222の周部に重なっている。
本構成によれば、特に、波長変換部材225が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材235が赤色蛍光体を含有する構成において、発光部222から放射された白色光のうち波長変換部材235で吸収される成分を低減することができる。従って、光源ユニットのパワー効率の向上を図ることができる。
(2)実施の形態1では、発光部12,22,32がそれぞれ平面視円形である例について説明したが、発光部12,22,32の形状はこれに限定されるものではない。
(2)実施の形態1では、発光部12,22,32がそれぞれ平面視円形である例について説明したが、発光部12,22,32の形状はこれに限定されるものではない。
本変形例に係る光源ユニットの要部分解斜視図を図13に示す。なお、図13において、電極パッド等の図示は省略している。また、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光モジュール310,320,330は、それぞれ長尺の複数の発光部312,322,332を備える。ここで、発光部312,322,332は、長手方向に直交する方向に互いに隣接した状態で並列している。
発光モジュール310,320,330は、それぞれ長尺の複数の発光部312,322,332を備える。ここで、発光部312,322,332は、長手方向に直交する方向に互いに隣接した状態で並列している。
発光部312は、一列に実装された複数のLEDと、当該LEDを一括して封止する透明な封止部材から構成されている。また、発光部322,332は、一列に実装された複数のLEDと、当該複数のLEDを一括して封止する形で配設された波長変換部材とから構成されている。なお、LED、封止部材および波長変換部材としては、実施の形態1と同様の材料および構造であるので詳細な説明は省略する。
本構成によれば、波長変換部材における外部に露出した部分の面積を大きくすることができるので、波長変換部材の放熱性を向上させることができる。従って、波長変換部材の温度上昇を抑制することができ、それに伴い、波長変換部材に含有される蛍光体の量子効率の低下を抑制することができる。
また、図13に示す構成では、発光部322の主光放射方向側から見たときに、発光部332の全部が発光部322に重なっているが、必ずしも全部重なっている必要はなく、一部のみが重なっている構成でもよい。
また、図13に示す構成では、発光部322の主光放射方向側から見たときに、発光部332の全部が発光部322に重なっているが、必ずしも全部重なっている必要はなく、一部のみが重なっている構成でもよい。
他の変形例に係る光源ユニットの要部分解斜視図を図14(a)に示し、図14(a)における矢印の方向から見たときの要部側面図を図14(b)に示す。なお、図13に示す構成と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光部412の主光放射方向から見たときに、発光部422の略半分が発光部412に重なっている。また、発光部432の略半分が発光部412に重なっている。そして、発光部422と発光部432とは重なっていない。
発光部412の主光放射方向から見たときに、発光部422の略半分が発光部412に重なっている。また、発光部432の略半分が発光部412に重なっている。そして、発光部422と発光部432とは重なっていない。
本構成によれば、特に、発光部422が緑色蛍光体を含有する波長変換部材を備え、発光部432が赤色蛍光体を含有する波長変換部材を備える構成において、発光部422から放射された光のうち発光部432が備える波長変換部材での光吸収損失を低減することができる。従って、光源ユニットのパワー効率の向上を図ることができる。
ここにおいて、発光部412が、LEDを封止部材で封止してなるものであり、発光部422が、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を有し、発光部432が、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を有する構成としてもよい。
ここにおいて、発光部412が、LEDを封止部材で封止してなるものであり、発光部422が、緑色蛍光体を含有する波長変換部材を有し、発光部432が、赤色蛍光体を含有する波長変換部材を有する構成としてもよい。
図15および図17に、発光部412の主光出射方向から見たときの発光部422,432の重なり率を変更したときの光源ユニットから放射される光の分光放射スペクトルを示し、図16および図18に、上記重なり率を変更したときに光源ユニットから放射される光の光学特性を評価するための各種指標を列挙した表を示す。ここで、「重なり率」とは、発光部412の主光出射方向から見たときの発光部422,432における互いに重なった部分の割合に相当する。なお、図15および図16と図17および図18とでは、光源ユニットから放射される光の色温度領域が異なっている。具体的には、図15および図16では、色温度が3500K近傍であり、図17および図18では、色温度が5000K近傍である。
図15および図17に示すように、発光部422,432の重なり率を変更すると、それに伴い、光源ユニットから放射される光の分光放射スペクトルの形状が変わる。これは、発光部422から放射された光のうち、発光部432の波長変換部材で吸収される光の割合が変わることを反映しているものと考えられる。このように、光源ユニットから放射される光の分光放射スペクトルの形状が変わると、当該光の光学特性を評価するための各種指標の値も変わる。具体的には、図16および図18に示すように、重なり率を低下させることにより、目立ち指数FCIを上昇させることができる。また、平均演色評価数Ra(1〜8)の重なり率を変更したときの変化幅は、3500K近傍では5.5であるのに対して、5000K近傍では9.3であり、色温度が高いほど変化しやすい。
(3)実施の形態1で説明した基板21,31は、例えば、発光部が実装される上面とは反対側の下面に光拡散処理が施されている構成であってもよい。
本変形例に係る発光モジュール520(530)の斜視図を図19(a)に示し、図19(a)におけるB1−B1断面の矢視図を図19(b)に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
本変形例に係る発光モジュール520(530)の斜視図を図19(a)に示し、図19(a)におけるB1−B1断面の矢視図を図19(b)に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光モジュール520(530)では、基板521(531)における発光部22(32)が実装される上面とは反対側の下面に複数の溝部521a(531a)が形成されている。
本構成によれば、発光部から基板521(531)の他面側に入射する光が溝部521a(531a)により拡散される。これにより、光の色斑を抑制できるとともに、基板521(531)の他面での光反射損失を低減することができる。
本構成によれば、発光部から基板521(531)の他面側に入射する光が溝部521a(531a)により拡散される。これにより、光の色斑を抑制できるとともに、基板521(531)の他面での光反射損失を低減することができる。
他の変形例に係る発光モジュール620(630)の斜視図を図20(a)に示し、図20(a)におけるB1−B1断面の矢視図を図20(b)に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光モジュール620(630)では、基板621(631)における発光部22(32)が実装される上面とは反対側の下面に複数の凹部621a(631a)が形成されている。
発光モジュール620(630)では、基板621(631)における発光部22(32)が実装される上面とは反対側の下面に複数の凹部621a(631a)が形成されている。
本構成によれば、発光部から基板621(631)の他面側に入射する光が溝部621a(631a)により拡散される。これにより、光の色斑を抑制できるとともに、基板621(631)の他面での光反射損失を低減することができる。
また、本変形例に係る基板としては、例えば、基板の下面をブラスト加工等により粗面化されたものでもよい。或いは、光を拡散するためのフィラー等が内部に混入された基板であってもよい。
また、本変形例に係る基板としては、例えば、基板の下面をブラスト加工等により粗面化されたものでもよい。或いは、光を拡散するためのフィラー等が内部に混入された基板であってもよい。
(4)実施の形態1では、波長変換部材25,35が赤色蛍光体または緑色蛍光体を含有している例について説明したが、波長変換部材25,35に含有される蛍光体の種類はこれに限定されるものではなく、例えば、黄色蛍光体や橙色蛍光体を含有させてもよい。
この黄色蛍光体や橙色蛍光体としては、例えば、珪酸塩(シリケート)蛍光体((Sr,Ca)2SiO4:Eu2+)、ガーネット蛍光体(Ga3Al5O12:Ce3+)、αサイアロン蛍光体(Ca−α−SiAlON:Eu2+)を用いてもよい。
この黄色蛍光体や橙色蛍光体としては、例えば、珪酸塩(シリケート)蛍光体((Sr,Ca)2SiO4:Eu2+)、ガーネット蛍光体(Ga3Al5O12:Ce3+)、αサイアロン蛍光体(Ca−α−SiAlON:Eu2+)を用いてもよい。
例えば、波長変換部材25が黄色蛍光体または橙色蛍光体を含有し、波長変換部材35が赤色蛍光体を含有する構成としてもよい。この構成では、波長変換部材25が緑色蛍光体を含有する構成に比べて、波長変換部材25から放射される光の波長帯域が長波長側にあるため、その分、当該光の波長変換部材35による吸収量を低減することができ、その分、パワー効率向上を図ることができる。また、発光部22から放射された光の波長変換部材35による吸収量が低いので、発光モジュール20への投入電流を変化させることによる調色制御の容易化を図ることができる。
また、例えば、波長変換部材25が橙色蛍光体を含有し、波長変換部材35が緑色蛍光体を含有する構成としてもよい。この構成では、実施の形態1に係る構成に比べて、波長変換部材25から放射される光の波長帯域と波長変換部材35から放射される光の波長帯域とが近づくので、色斑を目立たなくすることができる。
(5)実施の形態1では、発光モジュール10の発光部12が、LED13と透明の封止部材15とから構成される例について説明したが、発光モジュール10について、例えば、封止部材15の代わりに波長変換部材(以下、「波長変換部材15」と称する。)を用いてもよい。ここにおいて、例えば、波長変換部材15が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材25が橙色蛍光体を含有し、波長変換部材35が、赤色蛍光体を含有する構成としてもよい。この場合、各発光モジュール10,20,30から放射される光の波長帯域について互いに重なりあう帯域が広がるので、色斑を目立たなくすることができる。
(5)実施の形態1では、発光モジュール10の発光部12が、LED13と透明の封止部材15とから構成される例について説明したが、発光モジュール10について、例えば、封止部材15の代わりに波長変換部材(以下、「波長変換部材15」と称する。)を用いてもよい。ここにおいて、例えば、波長変換部材15が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材25が橙色蛍光体を含有し、波長変換部材35が、赤色蛍光体を含有する構成としてもよい。この場合、各発光モジュール10,20,30から放射される光の波長帯域について互いに重なりあう帯域が広がるので、色斑を目立たなくすることができる。
また、LED13として、ピーク波長が350nm乃至470nmの波長帯域にある近紫外光を発する近紫外LEDを採用し、波長変換部材15,25,35が、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体のいずれかを含有する構成であってもよい。ここで、波長変換部材15,25,35が含有する蛍光体の種類が互いに異なるものであってもよい。
青色蛍光体としては、例えば、ハロ珪酸塩(ハロシリケート)蛍光体、例えば、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaAl8O13:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu2+、オキシナイトライド蛍光体、例えば、{(Sr,Ba,Ca)(1-x)Eux}aSibOcNd(0<x≦0.1、1.8<a<2.2、4.5<b<5.5、0<c<8、0<d≦8)を用いることができる。
青色蛍光体としては、例えば、ハロ珪酸塩(ハロシリケート)蛍光体、例えば、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaAl8O13:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu2+、オキシナイトライド蛍光体、例えば、{(Sr,Ba,Ca)(1-x)Eux}aSibOcNd(0<x≦0.1、1.8<a<2.2、4.5<b<5.5、0<c<8、0<d≦8)を用いることができる。
ここにおいて、青色蛍光体を含有する波長変換部材からピーク波長が410nm乃至520nmの波長帯域の光が放射される。そして、青色蛍光体を含有する波長変換部材について青色蛍光体の含有量を変更することにより、光源ユニットから放射される白色光における、410nm乃至520nmの波長帯域の分光放射強度を変化させることができる。
ところで、実施の形態1では、光源ユニット1から放射される白色光について、410nm乃至520nmの波長帯域の分光放射強度を変化させる場合は、LED13に供給する電流の大きさを増加させることとなる。そうすると、発光モジュール10への供給電力を増加せざるを得ない。
ところで、実施の形態1では、光源ユニット1から放射される白色光について、410nm乃至520nmの波長帯域の分光放射強度を変化させる場合は、LED13に供給する電流の大きさを増加させることとなる。そうすると、発光モジュール10への供給電力を増加せざるを得ない。
これに対して、本変形例に係る光源ユニットでは、発光モジュール10への供給電力を変更せずに、波長変換部材中の青色蛍光体の含有量を変更するだけで、上記白色光について、410nm乃至520nmの波長帯域の分光放射強度を増加させることができる。従って、消費電力の低減を図りながら、上記白色光の分光放射スペクトル形状の設定自由度を増加させることができるという利点がある。また、青色蛍光体を含有する波長変換部材から放射される光の分光放射スペクトルは、青色LEDから放射される分光放射スペクトルに比べてブロードな形状である。従って、上記白色光の分光放射スペクトルは、実施の形態1に係る光源ユニット1から放射される白色光のそれに比べて、可視光波長帯域全体に亘って比較的平坦な形状となる。これにより、上記白色光の演色性が向上する。
(6)実施の形態1では、最も下側に配置される発光部12が青色光を放射し、発光部12よりも上側に配置される発光部22,32が短波長帯域光または長波長帯域光を放射する例について説明した。但し、発光部12,22,32から放射される光の波長帯域の設定はこれに限定されるものではない。
例えば、発光部12が長波長帯域光を放射し、発光部12よりも上側に配置される発光部22が短波長帯域光を放射し、発光部22よりも更に上側に配置される発光部32が青色光を放射するようにしてもよい。
例えば、発光部12が長波長帯域光を放射し、発光部12よりも上側に配置される発光部22が短波長帯域光を放射し、発光部22よりも更に上側に配置される発光部32が青色光を放射するようにしてもよい。
本変形例の一例として、発光部12,22,32それぞれが、波長変換部材15,25,35を有し、波長変換部材15が赤色蛍光体を含有し、波長変換部材25が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材35が、青色(青緑色)蛍光体を含有する構成が挙げられる。ここで、蛍光体は、一般的に、当該蛍光体から放射される光よりも長波長の光は吸収しない性質を有する。従って、最も下側に配置された発光部12から放射された長波長帯域光は、発光部12よりも上側に配置された発光部22,32の波長変換部材15,25に含有される青色蛍光体や緑色蛍光体で吸収されることがない。また、発光部22から放射された短波長帯域光は、発光部22の上側に配置された発光部32の波長変換部材に含有される青色蛍光体で吸収されることがない。これにより、各発光部12,22,32から放射された光が他の発光部による影響を受けずにそのまま光源ユニットの外部に放射されるので、光源ユニットから放射される白色光の色度を制御し易くなる。
ところで、実施の形態1の構成の場合、最も下側に配置された青色光を放射する発光モジュールが配置されている。この構成において、短波長帯域光を放射する発光モジュールが備える波長変換部材に含まれる緑色蛍光体として、変換効率の高いものを採用すると、最も下側の発光モジュールから放射された青色光のほとんどが短波長帯域光に変換されてしまう。すると、最も下側に配置された発光モジュールから放射される青色光がほとんど外部に取り出されなるため、当該発光モジュールへの投入電流を制御することによる白色光の分光放射スペクトルの制御が困難となる虞がある。
これに対して、本変形例に係る光源ユニットでは、最も上側に青色光を放射する発光モジュールが配置されているので、前述のような虞が生じないという利点がある。
図21(a)に各発光部12,22,32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、図21(b)に、各発光部12,22,32から放射される光のCIE xy色度図における座標位置を示す。なお、図21(a)において、実線は、発光部32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、点線は、発光部22から放射される光の分光放射スペクトルを示し、一点鎖線は、発光部12から放射される光の分光放射スペクトルを示す。また、図21(b)において、点PBは、発光部12から放射される光の色度座標を示し、点PGは、発光部22から放射される光の色度座標を示し、点PRは、発光部32から放射される光の色度座標を示す。また、曲線Li0は、黒体軌跡を示す。
図21(a)に各発光部12,22,32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、図21(b)に、各発光部12,22,32から放射される光のCIE xy色度図における座標位置を示す。なお、図21(a)において、実線は、発光部32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、点線は、発光部22から放射される光の分光放射スペクトルを示し、一点鎖線は、発光部12から放射される光の分光放射スペクトルを示す。また、図21(b)において、点PBは、発光部12から放射される光の色度座標を示し、点PGは、発光部22から放射される光の色度座標を示し、点PRは、発光部32から放射される光の色度座標を示す。また、曲線Li0は、黒体軌跡を示す。
この構成では、発光部12,22,32それぞれから放射される光の光量を調節することにより、光源ユニットから放射される光の色度座標を点PB、点PG、点PRで囲まれた領域内で自由に設定することができる。
前述の一例では、発光部32が、LED13と青色蛍光体を含有する波長変換部材35とからなる例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、発光部32が、青色光を放射するLED13と透明の封止部材とからなるものでもよい。
前述の一例では、発光部32が、LED13と青色蛍光体を含有する波長変換部材35とからなる例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、発光部32が、青色光を放射するLED13と透明の封止部材とからなるものでもよい。
図22(a)は各発光部12,22,32から放射される光の分光放射スペクトルを示す図であり、図22(b)は光源ユニットから放射される白色光のCIE xy色度図における色度座標の位置を説明するための図である。なお、図22(a)において、実線Bは、発光部32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、太い一点鎖線G0は、発光部22から放射される光の分光放射スペクトルを示し、細い一点鎖線R0は、発光部12から放射される光の分光放射スペクトルを示す。また、図22(b)において、点PBは、発光部32から放射される光の色度座標を示し、点PG0は、発光部22から放射される光の色度座標を示し、点PR0は、発光部12から放射される光の色度座標を示す。また、曲線Li0は、黒体軌跡を示す。
この構成では、発光部12,22,32それぞれから放射される光の光量を調節することにより、光源ユニットから放射される白色光の色度座標を点PB、点PG、点PRで囲まれた領域内で自由に設定することができる。
次に、波長変換部材15,25に含有される蛍光体の量を変化させた場合の光源ユニットの光学的特性について説明する。
次に、波長変換部材15,25に含有される蛍光体の量を変化させた場合の光源ユニットの光学的特性について説明する。
図23(a)に各発光部12,22,32から放射される光の分光放射スペクトルを示し、図23(b)に、各発光部12,22,32から放射される光のCIE xy色度図における座標位置を示す。なお、図23(a)において、実線Bは、発光部32から放射される光の分光放射スペクトルを示す。また、太い一点鎖線G0、太い二点鎖線G1、太い点線G2は、3種類の波長変換部材G0,G1,G2を有する発光部22それぞれから放射される光の分光放射スペクトルを示している。ここで、波長変換部材G0が最も緑色蛍光体の含有量が多く、波長変換部材G1、G2の順にその含有量が少なくなっている。また、細い一点鎖線R0、細い二点鎖線R1、細い点線R2は、3種類の波長変換部材R0,R1,R2を備えた発光モジュール10それぞれから放射される光の分光放射スペクトルを示す。ここで、波長変換部材R0が最も赤色蛍光体の含有量が多く、波長変換部材R1、R2の順にその含有量が少なくなっている。
また、図23(b)において、点PBは、発光部32から放射される光の色度座標を示し、点PG1,PG2は、発光部22から放射される光の色度座標を示し、点PR1,R2は、発光部12から放射される光の色度座標を示す。また、曲線Li0は、黒体軌跡を示す。
ここにおいて、波長変換部材25として種類G1を用い、波長変換部材15として種類R1を用いた構成では、発光部12,22,32それぞれから放射される光の光量を調節することにより、光源ユニットから放射される白色光の色度座標を点PB、点PG1、点PR1で囲まれた領域内で自由に設定することができる。また、波長変換部材25として種類G2を用い、波長変換部材15として種類R2を用いた構成では、光源ユニットから放射される白色光の色度座標を点PB、点PG2、点PR2で囲まれた領域内で自由に設定することができる。
ここにおいて、波長変換部材25として種類G1を用い、波長変換部材15として種類R1を用いた構成では、発光部12,22,32それぞれから放射される光の光量を調節することにより、光源ユニットから放射される白色光の色度座標を点PB、点PG1、点PR1で囲まれた領域内で自由に設定することができる。また、波長変換部材25として種類G2を用い、波長変換部材15として種類R2を用いた構成では、光源ユニットから放射される白色光の色度座標を点PB、点PG2、点PR2で囲まれた領域内で自由に設定することができる。
このように、波長変換部材15,25に含有される蛍光体の量を変化させることにより、光源ユニットから放射される光の色度座標のとり得る範囲を変化させることができる。
(7)実施の形態1では、発光部12が、LED13と封止部材15、発光部22,32が、LED13と波長変換部材25,35から構成される例について説明したが、発光部12,22,32の少なくとも1つがLEDのみから構成されてもよい。
(7)実施の形態1では、発光部12が、LED13と封止部材15、発光部22,32が、LED13と波長変換部材25,35から構成される例について説明したが、発光部12,22,32の少なくとも1つがLEDのみから構成されてもよい。
本変形例に係る光源ユニットの要部分解斜視図を図24に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、実施の形態1と同様なのでここでは説明を省略する。
各発光モジュール710,720,730は、基板11,21,31上にLED713,723,733が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。即ち、発光モジュール710,720,730の発光部がLEDのみから構成されている。ここで、LED713,723,733は、青色LED、緑色LED、赤色LEDのいずれかからなる。また、LED713,723,733は、互いに種類が異なるものであってもよい。
各発光モジュール710,720,730は、基板11,21,31上にLED713,723,733が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。即ち、発光モジュール710,720,730の発光部がLEDのみから構成されている。ここで、LED713,723,733は、青色LED、緑色LED、赤色LEDのいずれかからなる。また、LED713,723,733は、互いに種類が異なるものであってもよい。
赤色LEDは、例えば、GaP、GaAsP、InGaAlP系材料から形成されており、ピーク波長が620nm乃至640nmの波長帯域にある赤色光を放射する。緑色LEDは、InAlGaP系材料から形成されており、ピーク波長が560nm乃至570nmの波長帯域にある緑色光を放射する。
本変形例では、波長変換部材が不要となるので、部品点数の削減による製造容易化および部材コストの低減を図ることができる。
本変形例では、波長変換部材が不要となるので、部品点数の削減による製造容易化および部材コストの低減を図ることができる。
また、LED713が実装された基板11がヒートシンク41に面接触している。これにより、LED713は、他のLED723,733に比べて、温度が上昇しにくくなっている。一方、赤色LEDは、緑色LEDや青色LEDに比べて温度上昇に対する発光効率の低下率が大きい。従って、LED713を赤色LEDとし、他のLED723,733を緑色LED或いは青色LEDとすることで、光源ユニットから放射される光の温度変動による影響を低減することができる。
本変形例に係る他の光源ユニットの要部分解斜視図を図25に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、実施の形態1と同様なのでここでは説明を省略する。
光源ユニットは、発光モジュール810,20,30からなる。発光モジュール810は、基板11上にLED813が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
光源ユニットは、発光モジュール810,20,30からなる。発光モジュール810は、基板11上にLED813が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
例えば、LED813が赤色LEDから構成され、LED13が青色LEDから構成され、波長変換部材25,35それぞれが赤色蛍光体、緑色蛍光体のいずれかを含有する構成とすることができる。この構成では、光源ユニットから放射される白色光の調色において、低色温度域でLED813の光出力を増加するように制御すれば、CIE xy色度図における白色光の色度座標をより黒体軌跡に近づけることができる。これにより、白色光の演色性向上を図ることができる。また、白色光の特殊演色評価数R9を大きくすることができるので、照明空間内に存在する赤色の物体をより鮮やかに見せることができる。
ところで、CIE xy色度図において、白色光の色度座標が黒体軌跡よりも下側、即ち、赤みを帯びた光のほうが日本人女性の肌色を好ましく見せることが実験的に明らかにされている(山口ら 「肌の色を好ましく見せるLED光源の波長特性」 パナソニック技報 Vol.58 No.2 Jul.2012)。
これに対して、LED813が赤色LEDから構成されることにより、光源ユニットから放射される白色光の赤みを増加させることができるので、日本人女性の肌色を好ましく見せる光源を実現することができる。
これに対して、LED813が赤色LEDから構成されることにより、光源ユニットから放射される白色光の赤みを増加させることができるので、日本人女性の肌色を好ましく見せる光源を実現することができる。
また、LED813が緑色LEDから構成され、LED13が青色LEDから構成され、波長変換部材25が緑色蛍光体を含有し波長変換部材35が赤色蛍光体を含有する構成とすることができる。この構成では、LED813から放射される光により、比視感度の高い短波長帯域光の光量が増加するので、光源ユニットから放射される白色光の視感度の低下を抑制することができる。また、LED813から放射される光により、比視感度の高い短波長帯域光の光量が増加することにより、白色光の平均演色評価指数Ra(1〜8)を80以上まで増加させることができ、演色性向上を実現できる。
本変形例に係る他の光源ユニットの要部分解斜視図を図26に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、実施の形態1と同様なのでここでは説明を省略する。
光源ユニットは、3つの発光モジュール910,920,30を備える。発光モジュール910は、基板11上にLED13が実装されるとともに、LED13を覆うように波長変換部材915が配設されている。また、発光モジュール920は、基板21上にLED923が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
光源ユニットは、3つの発光モジュール910,920,30を備える。発光モジュール910は、基板11上にLED13が実装されるとともに、LED13を覆うように波長変換部材915が配設されている。また、発光モジュール920は、基板21上にLED923が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
本変形例に係る他の光源ユニットの要部分解斜視図を図27に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、実施の形態1と同様なのでここでは説明を省略する。
光源ユニットは、3つの発光モジュール1010,1020,30を備える。発光モジュール1010,1020は、基板11,21上にLED1013,1023が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
光源ユニットは、3つの発光モジュール1010,1020,30を備える。発光モジュール1010,1020は、基板11,21上にLED1013,1023が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。
例えば、LED1013,13が青色LEDから構成され、LED1023が緑色LEDから構成され、波長変換部材35が赤色蛍光体を含有する構成とすることができる。この構成では、色斑を目立たなくすることができる。
(8)変形例(7)で説明した構成において、波長変換部材15が赤色蛍光体を含有し、波長変換部材25が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材35が青色蛍光体を含有する構成としてもよい。この構成によれば、波長変換部材15から放射された光の波長変換部材25による二次的な吸収が抑制されるとともに,波長変換部材25から放射された光の波長変換部材35による二次的な吸収が抑制される。
(8)変形例(7)で説明した構成において、波長変換部材15が赤色蛍光体を含有し、波長変換部材25が緑色蛍光体を含有し、波長変換部材35が青色蛍光体を含有する構成としてもよい。この構成によれば、波長変換部材15から放射された光の波長変換部材25による二次的な吸収が抑制されるとともに,波長変換部材25から放射された光の波長変換部材35による二次的な吸収が抑制される。
また、変形例(6)で説明した構成において、LED713が赤色LEDからなり、LED723が緑色LEDからなり、LED733が青色LEDからなる構成としてもよい。この構成によれば、LED713から放射された光のLED723による二次的な吸収が抑制されるとともに、LED723から放射された光のLED733による二次的な吸収が抑制される。
そして、光源ユニットから放射される分光放射スペクトルの形状設計において、上記二次的な吸収の影響を考慮する必要が無くなると、各波長変換部材に含有される蛍光体の量の調節による分光放射スペクトルの形状設計が容易になる。ひいては、光源ユニットから放射される白色光の分光放射スペクトルの形状設計が容易になることにより、彩度の高い白色光を容易に得ることができるようになる。
また、変形例(5)で説明した構成において、波長変換部材35が緑色蛍光体を含有する構成としてもよい。この構成によれば、比視感度の高い短波長帯域光の上記二次的な吸収を抑制することができるので、上記白色光の視感度の低下を抑制することができる。
(9)実施の形態1では、3つの発光モジュール10,20,30を備える光源ユニット1の例について説明したが、発光モジュールの個数は3つに限定されるものではなく、例えば、2つであってもよい。
(9)実施の形態1では、3つの発光モジュール10,20,30を備える光源ユニット1の例について説明したが、発光モジュールの個数は3つに限定されるものではなく、例えば、2つであってもよい。
本変形例に係る光源ユニット2の分解斜視図を図28(a)に示し、要部分解斜視図を図28(b)に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
光源ユニット2は、2つの発光モジュール10,1120を備える。
発光モジュール1120は、基板21上に2種類の発光部1122,1132が実装されている。ここで、発光部1122,1132それぞれは、複数(図21では4個)のLED13と、波長変換部材1125,1135とを有する。そして、発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部1122,1132の一部が発光部12に重なっている。
光源ユニット2は、2つの発光モジュール10,1120を備える。
発光モジュール1120は、基板21上に2種類の発光部1122,1132が実装されている。ここで、発光部1122,1132それぞれは、複数(図21では4個)のLED13と、波長変換部材1125,1135とを有する。そして、発光部12の主光放射方向から見たときに、発光部1122,1132の一部が発光部12に重なっている。
波長変換部材1125,1135は、透光性基材に蛍光体が分散されたものである。ここで、波長変換部材1125に用いられる蛍光体の種類は、例えば、波長変換部材1135に用いられる蛍光体の種類によって異ならせてもよい。即ち、波長変換部材1125に用いられる蛍光体が赤色蛍光体であれば、波長変換部材1135に用いられる蛍光体には緑色蛍光体が採用される。一方、波長変換部材1125に用いられる蛍光体が緑色蛍光体であれば、波長変換部材1135に用いられる蛍光体には赤色蛍光体が採用される。なお、赤色蛍光体および緑色蛍光体の材料は、実施の形態1と同様である。
また、発光部12について、封止部材15の代わりに波長変換部材を採用し、発光部1122,1132の波長変換部材1125,1135を同種のものとし、発光部12と発光部1122,1132とが互いに色温度の異なる白色光を放射する構成でもよい。この場合、例えば、発光部12から色温度が2000K程度の白色光が放射され、発光部1122,1132から色温度が7000K程度の白色光が放射されるようにすればよい。ここで、発光部12の波長変換部材と波長変換部材1123,1135とは、いずれも緑色蛍光体および赤色蛍光体の両方を含有し、両者で緑色蛍光体と赤色蛍光体の混入比率が異なるようにすればよい。
筐体243は、対向配置された2組の側壁243a,243bからなる略矩形枠状の形状を有し、ヒートシンク41の上面に固着されている。また、筐体243の一部を構成する1組の側壁243aそれぞれには、リブ243c,243dが設けられている。また、各リブ243c,243dにおけるヒートシンク41側には、弾性を有する金属材料からなる導電部材251が配置されている。また、1組の側壁243aの一方には、側壁243aを厚み方向に貫通する4つの貫通孔243f(図28(a)では2つだけ図示している。)が形成されており、各貫通孔243fに被覆導線247a,247b,249a,249bが挿通されている。そして、各被覆導線247a,247b,249a,249bの先端部における被覆が剥離された部位が、各導電部材251に接触している。また、被覆導線247a,247b,249a,249bは、一束に纏められて1つの電源線63を構成している。
本変形例では、発光モジュールが2つだけで構成されるので、光源ユニット2の小型化を図れるとともに、部品点数の削減による製造容易化および部材コストの低減を図ることができる。
(10)図28に示す構成では、2つの発光モジュール10,1120を備えており、発光モジュール1120が2種類の発光部1122,1132を有する例について説明したが、必ずしも2つの発光モジュールの一方が2種類の発光部を有する構成に限定されない。
(10)図28に示す構成では、2つの発光モジュール10,1120を備えており、発光モジュール1120が2種類の発光部1122,1132を有する例について説明したが、必ずしも2つの発光モジュールの一方が2種類の発光部を有する構成に限定されない。
本変形例に係る光源ユニットの要部分解斜視図を図29(a)に示す。なお、図28に示す構成と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、図28に示す構成と同様なのでここでは説明を省略する。
本変形例に係る光源ユニットは、2つの発光モジュール1210,1220を備える。発光モジュール1210は、基板11上にLED1213が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。一方、発光モジュール1220は、基板21上にLED13を覆う波長変換部材1225を備える。ここにおいて、例えば、LED1213が緑色LEDから構成され、LED13が青色LEDから構成され、波長変換部材1225が黄色蛍光体を含有する構成とすることができる。
本変形例に係る光源ユニットは、2つの発光モジュール1210,1220を備える。発光モジュール1210は、基板11上にLED1213が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。一方、発光モジュール1220は、基板21上にLED13を覆う波長変換部材1225を備える。ここにおいて、例えば、LED1213が緑色LEDから構成され、LED13が青色LEDから構成され、波長変換部材1225が黄色蛍光体を含有する構成とすることができる。
この構成では、LED1213から放射される光により、比視感度の高い短波長帯域光の光量が増加するので、光源ユニットから放射される白色光の視感度の低下を抑制することができる。また、青色LEDや赤色LEDに比べて発光効率が高い緑色LEDを用いることで、光源モジュールのパワー効率向上を図ることができる。
本変形例に係る他の光源ユニットの要部分解斜視図を図29(b)に示す。なお、図28に示す構成と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、図28に示す構成と同様なのでここでは説明を省略する。
本変形例に係る他の光源ユニットの要部分解斜視図を図29(b)に示す。なお、図28に示す構成と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、ヒートシンク、筐体等は、図28に示す構成と同様なのでここでは説明を省略する。
本変形例に係る光源ユニットは、2つの発光モジュール1310,1320を備える。発光モジュール1310は、基板11上にLED13を覆う波長変換部材1315を備える。一方、発光モジュール1320は、基板21上にLED1323が実装されており、封止部材や波長変換部材は設けられていない。ここにおいて、例えば、LED13が青色LEDから構成され、LED1323がLED13よりも長い波長帯域の青色光を放射する青色LEDから構成され、波長変換部材1315が黄色蛍光体を含有する構成とすることができる。
この構成では、暗所における人の視認性を向上させる青色光の光量が増加するので、暗所における視認性の高い光源を実現することができる。
(11)実施の形態1では、筐体43に設けられた導電部材51a,53a,51b,53b,51c,53cに、基板11,21,31の電極パッド17,27,37が接触することで発光モジュール10,20,30への給電する手段の例について説明した。但し、発光モジュール10,20,30への給電手段は、これに限定されるものではない。
(11)実施の形態1では、筐体43に設けられた導電部材51a,53a,51b,53b,51c,53cに、基板11,21,31の電極パッド17,27,37が接触することで発光モジュール10,20,30への給電する手段の例について説明した。但し、発光モジュール10,20,30への給電手段は、これに限定されるものではない。
本変形例に係る光源ユニット3の分解斜視図を図30に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
発光モジュール1410,1420,1430が備える基板1411,1421,1431上には、外部から電力供給を受けるための受電端子(図示せず)が設けられている。また、被覆導線247a,247b,247c,249a,249b,249cの一端には、受電端子に接続可能なコネクタ317,327,337が設けられている。また、被覆導線247a,247b,247c,249a,249b,249cは、一束に纏められて1つの電源線63を構成している。この電源線63は、電源装置(図示せず)に電気的に接続される。
発光モジュール1410,1420,1430が備える基板1411,1421,1431上には、外部から電力供給を受けるための受電端子(図示せず)が設けられている。また、被覆導線247a,247b,247c,249a,249b,249cの一端には、受電端子に接続可能なコネクタ317,327,337が設けられている。また、被覆導線247a,247b,247c,249a,249b,249cは、一束に纏められて1つの電源線63を構成している。この電源線63は、電源装置(図示せず)に電気的に接続される。
筐体343は、対向配置された1組の側壁343aからなり、ヒートシンク41の上面に固着されている。また、1組の側壁343aそれぞれには、互いに近づく方向に突出し且つヒートシンク41の上面に平行に延長された3対のリブ343ca,343cb,343da,343db,343ea,343ebが設けられている。
基板1411は、ヒートシンク41の上面に載置された状態で、ヒートシンク41の上面と一対のリブ343ca,343cbとの間に配置されている。
基板1411は、ヒートシンク41の上面に載置された状態で、ヒートシンク41の上面と一対のリブ343ca,343cbとの間に配置されている。
基板1421(1431)は、その両端部がリブ343ca,343cb(343da,343db)におけるヒートシンク41側とは反対側で支持された状態で、リブ343ca,343cb(343da,343db)とリブ343da,343db(343ea,343eb)との間に配置されている。
本構成によれば、電源装置から各発光モジュール1410,1420,1430に直接電力を供給する。これにより、筐体343内に各発光モジュール1410,1420,1430への電力供給を行うための導電部材等を配置する必要がなくなるので、筐体343の構造の簡素化を図ることができる。
本構成によれば、電源装置から各発光モジュール1410,1420,1430に直接電力を供給する。これにより、筐体343内に各発光モジュール1410,1420,1430への電力供給を行うための導電部材等を配置する必要がなくなるので、筐体343の構造の簡素化を図ることができる。
(12)実施の形態1では、発光モジュール20,30において、LED13が透光性を有する樹脂材料からなるダイアタッチ材を用いて基板21,31に固着されている例について説明したが、ダイアタッチ材は透光性を有するものに限定されるものではない。例えば、ダイアタッチ材として、白色フィラーが充填された透明樹脂材料からなる透光性の低い樹脂材料を採用してもよい。
図31に、本変形例に係る光源ユニットの要部断面図を示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
この構成によれば、発光モジュール20,30において、LED13が白色のフィラーが充填され透光性が低いダイアタッチ材1513により基板21,31に固着されている。従って、発光モジュール30のLED13から放射された光が、ダイアタッチ材1513および基板31を透過して発光モジュール20の波長変換部材25に入射することを抑制できる。また、発光モジュール20のLED13から放射された光が、ダイアタッチ材1513および基板21を透過して発光モジュール10の波長変換部材15に入射することも抑制できる。
この構成によれば、発光モジュール20,30において、LED13が白色のフィラーが充填され透光性が低いダイアタッチ材1513により基板21,31に固着されている。従って、発光モジュール30のLED13から放射された光が、ダイアタッチ材1513および基板31を透過して発光モジュール20の波長変換部材25に入射することを抑制できる。また、発光モジュール20のLED13から放射された光が、ダイアタッチ材1513および基板21を透過して発光モジュール10の波長変換部材15に入射することも抑制できる。
1,2,3 光源ユニット
10,20,30,220,230,310,320,330,410,420,430,520,530,620,630,710,720,730,810,910,920,1010,1020,1120,1210,1220,1310,1320,1410,1420,1430 発光モジュール
11,21,31,311,321,331,521,531,621,631,1411,1421,1431 基板
12,22,32,222,232,312,322,332,412,422,432,1122,1132,1222,1312 発光部
13,713,723,733,813,923,1013,1023,1213,1323 LED(発光素子)
15 封止部材
25,35,225,235,915,1125,1135,1225,1315 波長変換部材
201 照明装置
204a 電源回路
10,20,30,220,230,310,320,330,410,420,430,520,530,620,630,710,720,730,810,910,920,1010,1020,1120,1210,1220,1310,1320,1410,1420,1430 発光モジュール
11,21,31,311,321,331,521,531,621,631,1411,1421,1431 基板
12,22,32,222,232,312,322,332,412,422,432,1122,1132,1222,1312 発光部
13,713,723,733,813,923,1013,1023,1213,1323 LED(発光素子)
15 封止部材
25,35,225,235,915,1125,1135,1225,1315 波長変換部材
201 照明装置
204a 電源回路
Claims (12)
- 第1基板と、当該第1基板上に実装された第1発光部を有する第1発光モジュールと、
透光性を有し且つ前記第1基板における前記第1発光部側に配された第2基板と、当該第2基板上に実装され且つ少なくとも一部が透光性を有するとともに、前記第1発光部から放射される光の波長帯域とは異なる波長帯域を主とする光を放射する第2発光部とを有する第2発光モジュールとを備え、
前記第1発光部の主光放射方向から見たときに、前記第2発光部のうち透光性を有する部分の少なくとも一部が前記第1発光部に重なっている
ことを特徴とする光源ユニット。 - 前記第2発光部は、前記第1発光部から放射される光の波長帯域よりも長波長側の波長帯域を主とする光を放射し、発光素子を有する
ことを特徴とする請求項1記載の光源ユニット。 - 前記第1発光部は、第1発光素子と、当該第1発光素子から放射される光の一部を第1波長帯域の光に変換する第1蛍光体を含有する第1波長変換部材とを有し、
前記第2発光部は、第2発光素子と、当該第2発光素子から放射される光の一部を前記第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光に変換する第2蛍光体を含有する第2波長変換部材とを有する
ことを特徴とする請求項1記載の光源ユニット。 - 前記第1波長帯域は、前記第2波長帯域に比べて短波長側である
ことを特徴とする請求項3記載の光源ユニット。 - 前記第1波長帯域は、前記第2波長帯域に比べて長波長側である
ことを特徴とする請求項3記載の光源ユニット。 - 前記第1発光部および前記第2発光部の一方から放射される光は、480nm乃至630nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有し、
前記第1発光部および前記第2発光部の他方から放射される光は、540nm乃至780nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光源ユニット。 - 前記第1発光部および前記第2発光部の一方から放射される光は、350nm乃至520nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有し、
前記第1発光部および前記第2発光部の他方から放射される光は、540nm乃至780nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光源ユニット。 - 前記第1発光部および前記第2発光部の一方から放射される光は、350nm乃至520nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有し、
前記第1発光部および前記第2発光部の他方から放射される光は、480nm乃至630nmの波長帯域で分光放射強度が最大値となるような分光放射スペクトルを有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光源ユニット。 - 前記第1基板と熱的に結合したヒートシンクを更に備える
ことを特徴とする請求項1記載の光源ユニット。 - 前記第1発光部は、赤色発光ダイオードから構成される
ことを特徴とする請求項10記載の光源ユニット。 - 前記第2発光部は、白色フィラーが充填された透明樹脂材料からなるダイアタッチ材により基板に固着されている
ことを特徴とする請求項1記載の光源ユニット。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光源ユニットと、
前記第1発光部および前記第2発光部それぞれに各別に電流供給を行う電源回路とを備える
ことを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013001255A JP2014135150A (ja) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 光源ユニットおよびこれを用いた照明装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014135150A true JP2014135150A (ja) | 2014-07-24 |
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ID=51413294
Family Applications (1)
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JP2013001255A Pending JP2014135150A (ja) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 光源ユニットおよびこれを用いた照明装置。 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2014135150A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016119383A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP2016149229A (ja) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 照明装置及び照明器具 |
JP2021526315A (ja) * | 2018-06-05 | 2021-09-30 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 優れた色制御を持つ高発光効率照明用のledと蛍光体の組み合わせ |
-
2013
- 2013-01-08 JP JP2013001255A patent/JP2014135150A/ja active Pending
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US11621377B2 (en) | 2018-06-05 | 2023-04-04 | Lumileds Llc | LED and phosphor combinations for high luminous efficacy lighting with superior color control |
JP7256210B2 (ja) | 2018-06-05 | 2023-04-11 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 優れた色制御を持つ高発光効率照明用のledと蛍光体の組み合わせ |
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