〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態では、LEDを用いた発光装置について説明する。なお、以下の説明では、図1中の左右方向をx方向と称し、図1中の上下方向をy方向と称する。また、図2中の上下方向をz方向とするとともに、図2の上側および下側を、発光装置の上側および下側とする。
(発光装置の構成)
図1は、本実施の形態の発光装置100の一構成例を示す上面図である。図2は、図1の発光装置100のX−X’線断面図である。図3は、基板101に電極配線パターン114や印刷抵抗104などを形成したときの上面図である。図4は、LEDチップ102を実装したときの上面図である。図5は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106を形成したときの上面図である。図6は、第1蛍光体含有樹脂層107を形成したときの上面図である。
図1〜図6に示すように、本実施の形態の発光装置100は、基板101、LEDチップ102(発光素子)、印刷抵抗104(保護素子)、樹脂製枠105、樹脂製隔壁106、第1蛍光体含有樹脂層107(赤色蛍光体含有樹脂層)、および第2蛍光体含有樹脂層108(黄色蛍光体含有樹脂層)を備えている。
基板101は、セラミックからなるセラミック基板である。基板101は、上面視で矩形の外形形状を有している。基板101の一方の面(以下、実装面と称する)には、LEDチップ102、印刷抵抗104、樹脂製枠105、樹脂製隔壁106、第1蛍光体含有樹脂層107、および第2蛍光体含有樹脂層108が設けられている。また、基板101の実装面には、図3に明示されるように、外部接続用の第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111と、ワイヤボンディング用の電極配線パターン114とが直接形成されている。
第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、LEDチップ102に電源を供給するための電極であり、発光装置100の外部電源と接続可能となっている。第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、例えば銀(Ag)−白金(Pt)からなる。第1アノード電極109および第2アノード電極110は、基板101の実装面における4辺のうち1辺側の両隅付近(図1中左上および右上)に、それぞれ配置されている。カソード電極111は、基板101の実装面における4辺のうち第1アノード電極109および第2アノード電極110が配置された1辺と対向する1辺側の、一方の隅付近(図1中左下)に配置されている。
また、第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、上面視で長円形状(平面視長円形状)を有している。なお、寸法の小さい発光装置100を作製するためには、第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、その長手方向が、配置された側の辺に対し平行となるように配置されることが好ましい。
電極配線パターン114は、ワイヤボンディングによりLEDチップ102と電気的に接続される電極であるとともに、電気的な接続を行うために引き回された配線である。電極配線パターン114は、銀(Ag)/鉛(Pd)からなる。電極配線パターン114は、LEDチップ102の実装領域の周囲において、回路構成に応じて部分的に形成されており、本実施例では、電極配線114a〜114cが形成されている。電極配線114a〜114cは、図3中上側からこの順に、y方向に間隔をあけて配置されているとともに、それぞれ、x方向に延伸するように形成されている。なお、電極配線114a・114bは、中央部が途切れている。
また、電極配線パターン114として、第1アノード電極109と電極配線114aの一方の端とを電気的に接続する配線、第2アノード電極110と電極配線114aの他方の端とを電気的に接続する配線、および、カソード電極111と電極配線114cの中央部付近とを電気的に接続する配線が形成されている。
LEDチップ102は、発光ピーク波長が450nm付近の青色LED(青色発光素子)であるが、これに限るものではない。LEDチップ102としては、例えば、発光ピーク波長が390nm〜420nmの紫外(近紫外)LEDチップを用いてもよく、これにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。LEDチップ102は、図4に明示されるように、基板101の実装面に、所定の発光量を満たすような所定の位置に、複数(本実施例では60個)が搭載(ダイボンディング)されている。LEDチップ102の電気的接続は、ワイヤ103を用いたワイヤボンディングによって行われている。ワイヤ103は、例えば金からなる。
印刷抵抗104は、印刷されたペースト状の抵抗成分が焼成によって定着されてなる抵抗素子である。印刷抵抗104と、複数のLEDチップ102が直列接続された回路とを並列接続する回路構成とすることで、LEDチップ102を静電耐圧から保護することができる。本実施例では、印刷抵抗104は、基板101の実装面において、第1蛍光体含有樹脂層107で覆われるLEDチップ102、および、第2蛍光体含有樹脂層108で覆われるLEDチップ102と並列に接続されるように、部分的に設けられている。また、印刷抵抗104は、樹脂製枠105の下方に位置するように設けられている。
樹脂製枠105は、第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108の樹脂漏れを防ぐためのダム(塞き止め部材)としての機能を有している。樹脂製枠105は、予め定められた全てのLEDチップ102の実装領域を囲むように、上面視で角部が丸みを有する長方形の環状に設けられている。
樹脂製隔壁106は、樹脂製枠105で囲まれた部分を複数の領域(区域)に仕切る隔壁である。本実施例では、樹脂製隔壁106は、樹脂製枠105で囲まれた部分を、第1蛍光体含有樹脂層107の形成領域と第2蛍光体含有樹脂層108の形成領域とに仕切っている。樹脂製隔壁106は、y方向に沿って直線状に1箇所設けられており、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との境界壁となっている。
樹脂製枠105および樹脂製隔壁106は、一体化(一体成形)されており、光反射性または光遮光性を有する樹脂、例えば白色のシリコーン樹脂(透光性のシリコーン樹脂を母材とし、光拡散フィラーとして酸化チタンTiO2を含有させたもの)などからなる。樹脂製枠105および樹脂製隔壁106が、光反射性または光遮光性を有していることにより、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106による光の吸収を防止し、発光効率の低下を防止することが可能となる。
但し、上記材料に限定されるものではなく、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106の材料は、アクリル、ウレタン、エポキシ、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、またはポリカーボネート(PC)樹脂などでもよい。また、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106の色も白色に限らず、例えば乳白色でもよい。樹脂を白色または乳白色に着色することで、その樹脂の光透過率を低く設定すること、または、その樹脂が光反射性を有することが可能となる。
第1蛍光体含有樹脂層107は、第1粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第1蛍光体含有樹脂層107は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた一方の領域(図1中の左側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第2蛍光体含有樹脂層108は、第2粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第2蛍光体含有樹脂層108は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた他方の領域(図1中の右側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第1粒子状蛍光体としては、赤色蛍光体(Sr・Ca)AlSiN3:Euが用いられ、第2粒子状蛍光体としては、黄色蛍光体(Y・Gd)3(Al・Ga)5O12:Ceが用いられている。これにより、第1蛍光体含有樹脂層107が形成された領域は、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する発光部(第1の発光部)となる。第2蛍光体含有樹脂層108が形成された領域は、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する発光部(第2の発光部)となる。
(発光装置の製造方法)
次に、上記構成を有する発光装置100の製造方法について説明する。
図7は、発光装置100の製造工程の流れを示すフローチャートである。発光装置100の製造工程は、図7に示すように、電極配線パターン形成工程(ステップS1)、印刷抵抗形成工程(ステップS2)、LEDチップダイボンド工程およびワイヤボンディング工程(ステップS3)、樹脂製枠・樹脂製隔壁形成工程(ステップS4)、第1蛍光体含有樹脂層形成工程(ステップS5)、第2蛍光体含有樹脂層形成工程(ステップS6)、および基板分割工程(ステップS7)を含む。以下に、各工程ごとに詳細に説明していく。
なお、発光装置100は、複数の発光装置群からなる一体ものとして形成され、製造工程の最後に個々の発光装置の周囲(四方)がダイシングにて分割されることで、個々の発光装置として形成される。但し、以下では、説明の便宜上、ある1つの発光装置に着目して説明および図示する。
(ステップS1:電極配線パターン形成工程)
まず、図3に示すように、基板101の実装面に、第1アノード電極109、第2アノード電極110、カソード電極111、および電極配線パターン114を形成する。具体的には、まず、基板101の実装面に、印刷配線によってAg/Pdからなるパターン(幅:300μm,厚み:合計10μm)を形成することで、電極配線パターン114を形成する。その後、第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111を、印刷などにより形成する。
なお、作製順序は逆でもよく、第1アノード電極109、第2アノード電極110、カソード電極111、および電極配線パターン114の作製の順番は問わないが、同一の材料は同時に作製することが作業効率などの面で好ましい。
基板101の外形サイズが、長辺が15mm、短辺が12mm、厚みが1mmの場合、第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、例えば、直径が1.4mm、直線部が2mm、厚みが20μmである。また例えば、電極配線114a・114bは、幅が0.3mm、長さが3.1mm(長さ:1.4mm、中央部の途切れた間隔:0.3mm)であり、電極配線114cは、幅が0.3mm,長さが3.1mmである。
ここで、図3の囲み部aで示すように、後の工程で作製する樹脂製枠105と樹脂製隔壁106とが交差する箇所では、電極配線パターン114の形状を図示のように細くすることが好ましい。これにより、樹脂製枠105と樹脂製隔壁106とが交差する箇所の樹脂の拡がりを抑えることが可能となる。
また、基板101の実装面には、第1アノード電極109および第2アノード電極110がアノード用の電極であることを目視で認識可能とするための、アノード電極マーク112が、第1アノード電極109および第2アノード電極110の付近に設けられていることが好ましい。同様に、カソード電極111がカソード用の電極であることを目視で認識可能とするための、カソード電極マーク113が、カソード電極111の付近に設けられていることが好ましい。
さらに、基板101の実装面には、LEDチップ102を配置するときの位置基準となる、LEDチップ用マーカ115が設けられていることが好ましい。LEDチップ102の配置が機械によって自動化されている場合は、特に位置基準は必要である。また、LEDチップ用マーカ115による光吸収を抑制するために、LEDチップ用マーカ115は、できる限り樹脂製枠105および樹脂製隔壁106の下部に位置するように配置させることがより好ましい。
また、基板101の実装面には、第1アノード電極109と電極配線114aの一方の端とを電気的に接続する配線、第2アノード電極110と電極配線114aの他方の端とを電気的に接続する配線、および、カソード電極111と電極配線114cの中央部付近とを電気的に接続する配線が形成されている。これらの配線において、樹脂製枠105の外側に位置する部分の表面には、光吸収防止膜116が設けられていてもよい。光吸収防止膜116としては、光反射性の部材が用いられ、例えば白色ペーストを塗布することで形成することができる。光吸収防止膜116を設けることにより、発光装置100を照明機器に光源として内蔵した場合に、樹脂非封止の各配線における光の吸収を防止することが可能となる。
(ステップS2:印刷抵抗形成工程)
続いて、図3に示すように、印刷抵抗104を、基板101の実装面に形成する。具体的には、(1)印刷、(2)焼成を含む製造工程により、印刷抵抗104を形成する。印刷工程では、抵抗成分を含むペーストを、電極配線114a〜114cの端(Ag/Pd電極上)に重ねるように所定の位置にスクリーン印刷する。上記ペーストは、酸化ルテニウム(RuO2、導電粉末としてルテニウム)、団結剤、樹脂、および溶剤により構成される。そして焼成工程において、その基板101を850℃の電気炉で3時間焼いて、ペーストを定着させることにより、印刷抵抗104を形成する。
これにより、印刷抵抗104は、y方向に延伸し、電極配線114a〜114cの同じ側の一方の端を架設して電気的に接続するように形成されるとともに、y方向に延伸し、電極配線114a〜114cの同じ側の他方の端を架設して電気的に接続するように形成される。印刷抵抗104は、例えば、抵抗値が100MΩ、幅が0.15mm、長さが8mm、膜厚が10〜20μmである。
導電粉末としては、焼成温度以下では軟化しない金属または酸化物であることが好ましく、例えば、ルテニウム、錫、アンチモン、亜鉛、銀、パラジウム、白金、金、ニッケル、鉄、クロム、銅、モリブデン、およびタングステンの単体、化合物、並びに合金、の中から選択した1種以上を用いることができる。特に、酸化ルテニウム(RuO2)は、酸化物でありながら、およそ3×10−7Ω・mという金属に近い抵抗率を示し、熱的にも非常に安定であり、微細な粉末を作製できるなどの利点を持っていることから、好適である。
なお、印刷抵抗104は、樹脂製枠105の下方に位置するように配置されることが好ましいが、これに限るわけではない。但し、印刷抵抗104が樹脂製枠105または樹脂製隔壁106の下方に配置されない場合は、印刷抵抗104による光吸収を抑制するために、印刷抵抗104上には、白色の樹脂(保護膜)を被覆することが好ましい。
(ステップS3:LEDチップダイボンド工程およびワイヤボンディング工程)
続いて、図4に示すように、LEDチップ102を、基板101の実装面に実装する。具体的には、まず、60個のLEDチップ102を、それぞれ所定の位置に、例えばシリコーン樹脂を用いてダイボンディングする。このとき、図4に示すように、電極配線114aと電極配線114bとの間の領域の左・右2箇所と、電極配線114bと電極配線114cとの間の領域の左・右2箇所との計4箇所に、それぞれ、15個のLEDチップ102を、3行×5列のマトリクス状になるように等間隔で配列する。なお、LEDチップ102の配列は等間隔に限らない。
LEDチップ102は、上面視長方形のチップ形状を有しており、例えば、長辺が550μm、短辺が280μm、高さが120μmである。LEDチップ102の長方形の上面には、アノード用およびカソード用の2つのチップ電極が、長手方向に対向するように設けられている。全てのLEDチップ102は、上面の長手方向がy方向に沿うように配列されている。
続いて、ワイヤ103を用いて、ワイヤボンディングを行う。このとき、電極配線パターン114に隣接して配置されたLEDチップ102には、その電極配線パターン114とチップ電極との間にワイヤボンディングを行う。電極配線パターン114を挟んでいない、隣接するLEDチップ102間には、両者のチップ電極間をワイヤボンディングにより直接接続する。
これにより、第1アノード電極109とカソード電極111との間において、6個のLEDチップ102が直列に接続されてなる直列回路部が、5個並列に接続される。また、第2アノード電極110とカソード電極111との間において、6個のLEDチップ102が直列に接続されてなる直列回路部が、5個並列に接続される。よって、基板101の電極(第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111)から、各LEDチップ102に電力を供給することが可能となる。
(ステップS4:樹脂製枠・樹脂製隔壁形成工程)
続いて、図5に示すように、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106を、基板101の実装面に形成する。具体的には、例えばディスペンサーにより、液状の白色シリコーン樹脂(光拡散フィラーTiO2含有)を所定の位置に描画する。そして、硬化温度:150℃、硬化時間:60分の条件で硬化させることにより、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106を形成する。なお、硬化温度および硬化時間は一例であり、これに限定されない。
樹脂製枠105は、例えば、樹脂幅が0.4mm、長辺が10mm、短辺が7.4mmである。樹脂製隔壁106は、例えば、樹脂幅が0.4mm、直線部が10mmである。但し、樹脂製枠105の形状は、上面視で角部が丸みを有する長方形の環状に限らず、円形または多角形の環状であってもよい。特に、樹脂製枠105を円形の環状(平面視円環形状)とする場合は、全てのLEDチップ102を同時に点灯させたときの発光装置100全体としての発光領域が円形となるので、発光が全方向へ均一に放射され易くなり、発光装置100を汎用照明器具へ応用することや、その設計が容易となる。
また、樹脂製枠105は、印刷抵抗104上に配置される。それゆえ、印刷抵抗104を、できる限り樹脂製枠105で覆い隠すことによって、印刷抵抗104による光吸収を最小限に抑制することが可能となる。したがって、発光装置100の光出力の低下を防ぐことが可能となる。
なお、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106は、一体化されていることが好ましいが、第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108の樹脂漏れが無いように区分けできれば、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106は異なる材料でもよく、別々に形成されてもよい。
また、本実施例では、LEDチップ102のダイボンド工程およびワイヤボンディング工程の後に、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106の形成工程を行う順番(ステップS3→S4)としたが、順番は逆にしてもよい(ステップS4→S3)。
(ステップS5:第1蛍光体含有樹脂層形成工程)
続いて、図6に示すように、第1蛍光体含有樹脂層107を、基板101の実装面に形成する。具体的には、液状の透明のシリコーン樹脂に第1粒子状蛍光体を分散させたものである蛍光粒子入り樹脂を、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた一方の領域(図6中の左側の領域)を満たすよう注入する。蛍光粒子入り樹脂を注入した後は、80℃、90分の保持状態とし、その後、120℃、60分の条件で、蛍光粒子入り樹脂を硬化させる。これにより、第1蛍光体含有樹脂層107を形成する。
(ステップS6:第2蛍光体含有樹脂層形成工程)
続いて、図1に示すように、第2蛍光体含有樹脂層108を、基板101の実装面に形成する。具体的には、液状の透明のシリコーン樹脂に第2粒子状蛍光体を分散させたものである蛍光粒子入り樹脂を、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた他方の領域(図1中の右側の領域)を満たすよう注入する。蛍光粒子入り樹脂を注入した後は、80℃、90分の保持状態とし、その後、120℃、60分の条件で、蛍光粒子入り樹脂を硬化させる。これにより、第2蛍光体含有樹脂層108を形成する。
(ステップS7:基板分割工程)
最後に、個別の発光装置100に分割する。分割方法としては、基板101の裏面に設けられた分割溝(図示せず)の上方を、実装面側からカッタにより剪断する方法がある。この方法によれば、基板101は分割溝に沿って割れるので、容易に分割することができる。分割することにより、図1に示したように、個片化された発光装置100を作製し得る。このように作製された発光装置100は、歩留まりを向上させることが可能となる。
また、上記の発光装置100は、照明対象物との光路長が短縮されることにより、良好な混色を得ることができる。良好な混色とは、2つ以上の別の発光色を持つ光源から発せられた光が、対象物に対して同じ角度で入射している状態である。角度に差があれば、対象物の陰がそれぞれの発光色で分離してしまう。また、発光点を直視した場合に、発光点と発光色との分離が認識される。
図16に、色Aの光を発光するLEDデバイス902と、色Bの光を発光するLEDデバイス903とを、1つの基板901に集中して搭載した場合の混色の様子を示す。この場合、光源を直視すると別の色の2つの発光点として分離して見える。また、空間的な混色性が低いため、LEDデバイス個々の輝点状発光になりやすく、色むらが生じやすいという問題がある(対象物の陰が別の色になるなど)。なお、この問題は、LEDデバイス902とLEDデバイス903とが同色の光を発光する場合も起こる。
これに対し、本実施の形態の発光装置100においては、樹脂製隔壁106によって仕切られた領域に第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108が設けられていることにより、2色の発光面が近接している。それゆえ、図17に示すように、第1蛍光体含有樹脂層107から空中へ拡散させられた光と、第2蛍光体含有樹脂層108から空中へ拡散させられた光とが、各発光面からの比較的近傍で混色されるので、発光装置100と照明対象物との光路長を短縮することが可能となる。すなわち、近似的に混色された一点光源とみなされる距離が短くなる。また、光源を直視した場合には、2色の発光面が近接していることにより、混色した1つの発光点として見え、発光点と発光色との分離が認識されにくくなる効果も奏する。
また、一般的なLEDの特性として、温度上昇による輝度の低下および色の変化がある。このため、図18に示すように、LEDデバイス902とLEDデバイス903とが1つの基板901に集中して搭載されている場合、個々の取り付けのばらつきによる放熱特性の差に起因して温度上昇の時間変化の差および温度差が発生すると、輝度および色調のばらつきが発生し、混色のバランスが安定しない。
さらに、一般的なLED素子とLEDパッケージとの寿命は、駆動時の温度特性に影響される。このため、図18に示したように温度特性に差がある場合、図19に示すように、個々の劣化スピードに差が生じる(寿命のばらつきが生じる)。図19では、色AがLEDデバイス902の発光を示し、色BがLEDデバイス903の発光を示している。2色以上の色調を混色する場合、それぞれの発光部で経時変化に差が生じると、期待される良好な色調が得られない。
これに対し、本実施の形態の発光装置100においては、図20に示すように、同じ基板101上で熱源が近接していることにより、温度変化が同等に(または非常に小さく)なるとともに、放熱経路である取り付け状態の差が生じない(または非常に小さい)。これにより、各発光部の熱による特性のばらつきが生じにくい。また、各発光部の熱履歴が同等となり、図21に示すように、個々の劣化スピードの差が小さくなる(寿命が安定する)ので、各発光部への熱による経時変化のばらつきが生じにくい。図21では、色Aが第1蛍光体含有樹脂層107からの発光を示し、色Bが第2蛍光体含有樹脂層108からの発光を示している。したがって、発光装置100では、輝度および色調のばらつきの低減が可能になるとともに、寿命のばらつきの低減が可能となる。
以上のように、発光装置100は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた2つの領域に、LEDチップ102および第1蛍光体含有樹脂層107により構成される発光部と、LEDチップ102および第2蛍光体含有樹脂層108により構成される発光部と、がそれぞれ形成されている構成を有している。すなわち、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する第1の発光部と、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する第2の発光部とが形成されている。そして、第1アノード電極109および第2アノード電極110が、基板101の実装面の樹脂製枠105外において設けられ、アノード電極間で重複しないように、第1アノード電極109は、第1の発光部に電気的に接続され、第2アノード電極110は、第2の発光部に電気的に接続されている。
それゆえ、各発光部は、電気的に接続された第1アノード電極109および第2アノード電極110から電源が供給された場合に点灯するので、第1アノード電極109および第2アノード電極110に電源を供給することにより、各発光部を独立して駆動することが可能となる。よって、各発光部をそれぞれ単独に点灯させることが可能となったり、各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することで、各発光部からの発光の混色となる発光装置100全体としての発光を、所望の色度になるように容易に調整することが可能となる。
つまりは、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、擬似白色光、赤色光および青色光の混色による光を発光させることが可能となる。ここで、通常、青色光と黄色光との混色により生成された白色光は、赤色の発光成分が不足しており、全体的に黄色味を帯びた擬似白色光となる。これに対し、発光装置100の構成によれば、擬似白色光と赤色光との足し合わせの割合を調整することが可能であり、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となる。また、赤色光を多くすることによって、温かみのある混色(電球色)の光を生成することが可能となる。
さらに、各発光部は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた複数の領域に形成されるので、密集して配置することが可能となり、集積度を上げることが可能となる。よって、光路長が短い位置で混色されるので、良好な混色性を得るとともに、照射領域にフリンジを発生しにくくすることが可能となる。また、同等の配光特性が近接していることになるため、異なった発光色の発光素子を同時に点灯した場合に混色が完全なものとなる。さらには、各発光部が近接しているため、各発光部に及ぼす熱の影響が同じとなり、生成された白色光の明るさおよび色調が熱および経時変化に影響されることが少なく、また、ピーク波長の変動および演色性の大きな変動を低減することが可能となる。
また、各発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光するようにそれぞれ構成されていることにより、少なくとも2色の混色による発光を得ることが可能となる。ゆえに、発光装置100全体としての発光色度の調整が容易に可能であるので、各発光部が発光する色の組合せによっては、高い演色性を容易に得ることが可能となる。
したがって、発光装置100では、集積度を上げることが可能な構成において、高演色性および良好な混色性を得ることができるとともに、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することが可能となる。
また、LEDチップ102からの青色光の利用効率が高く、輝度ムラ、色ムラ、色ズレ、およびクロストークの生じない、LEDチップ102が並列配置された高輝度の発光装置100を得ることが可能となる。さらに、光路長を短縮することができるので、良好な混色を得るために必要なz方向の距離を小さくすることが可能となり、発光装置100を組み込んだ照明器具を小型化することが可能となる。
また、発光装置100では、印刷抵抗104が、第1アノード電極109とカソード電極111との間に接続されたLEDチップ102と並列に接続されているとともに、第2アノード電極110とカソード電極111との間に接続されたLEDチップ102と並列に接続されている。これにより、LEDチップ102の劣化を防止することが可能となり、長寿命化を図って信頼性を確保することが可能となる。
なお、上述した発光装置100において、発光部は、少なくとも1つのLEDチップ102を含んでいればよい。また、発光装置100では、発光部の数は2つに限らず、3つ以上とすることができ、発光部の数に応じて樹脂製隔壁106の仕切り数は変えればよい。さらに、アノード電極の数も、少なくも2つ以上であって、発光部の数以下であればよい。各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続される。
また、第1粒子状蛍光体および第2粒子状蛍光体は、赤色蛍光体および黄色蛍光体に限らない。第1粒子状蛍光体および第2粒子状蛍光体としては、LEDチップ102の発光色との組合せにより、発光装置100から所定の色(色度)の発光を得るような蛍光体であって、かつ互いに異なる蛍光体を用いればよい。さらに、2つ以上の発光部が設けられている場合、各発光部は、少なくとも2つの発光部が互いに異なる色を少なくとも1色発光するように構成されていればよい。
それゆえ、発光装置100は、基板101と、基板101の実装面に環状に設けられた樹脂製枠105と、樹脂製枠105で囲まれた部分をn個(2≦n)の区域に仕切るように基板101の実装面に設けられた樹脂製隔壁106と、各区域にそれぞれ形成された、少なくとも1つのLEDチップ102を含む発光部と、各発光部に電源をそれぞれ供給するためのアノード電極およびカソード電極とを備え、各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光し、アノード電極は、基板101の実装面の樹脂製枠105外においてk個(2≦k≦n)設けられ、当該各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続されている構成を備えていればよい。
但し、色偏差の抑制された白色光、および、温かみのある混色(電球色)の光を生成するという実用的な観点からは、各発光部のうち、少なくとも1つの発光部は、少なくとも青色光および黄色光を発光し、当該発光部とは異なる少なくとも1つの発光部は、少なくとも赤色光を発光することが望ましい。
また、上述した発光装置100では、基板101として、セラミックからなる基板を使用しているが、これに限らず、セラミック基板の代わりに、例えば、金属基板表面に絶縁層を形成したメタルコア基板を使用してもよい。この場合、絶縁層は、印刷抵抗104および電極配線パターン114を形成するエリアにのみ形成し、複数のLEDチップ102を金属基板表面に直に搭載する構成とすることができる。
また、基板101の実装面には、1つのカソード電極111が2つの発光部で共有する形で形成されていたが、カソード電極は、発光部毎(蛍光体含有樹脂層毎)に形成されていてもよい。
さらに、LEDチップ102の保護のために印刷抵抗104が形成されていたが、発光装置100は印刷抵抗104を必ずしも備える必要はない。印刷抵抗104の大きさや回路設置は、搭載するLEDチップ102の数や、使用環境(LEDチップ102に印加される可能性のある静電耐圧値の大きさなど)に応じて決められる。
また、発光装置100では、LEDチップ102として、全て同一形状のものを搭載したが、これに限るものではなく、異なる形状のものを搭載してもよい。例えば、図5に示したように、樹脂製枠105で囲まれる領域の4隅に配置された4つのLEDチップ102を、図8に示すように、LEDチップ102よりもチップサイズが小さいLEDチップ151(発光素子)に替えることができる。
図8は、発光装置100の変形例である発光装置150の一構成例を示す上面図である。但し、図8は、LEDチップ102およびLEDチップ151の形状および配置が明示されるように、第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108を除いて図示している。LEDチップ151は、上面視正方形のチップ形状を有しており、例えば、外形サイズが280×280μm、高さが120μmである。
発光装置150では、樹脂製枠105で囲まれる領域の4隅(図8中の囲み部b)に、正方形状のLEDチップ151を配置することにより、隅へのLEDチップの搭載が容易となる。また、上面視長方形状(平面視長方形状)のLEDチップ102、および、上面視正方形状(平面視正方形状)のLEDチップ151のいずれかを用いることによって、LEDチップの配置の自由度を高めることが可能となったり、LEDチップの搭載個数を増加させることが可能となる。
次に、本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて以下に順番に説明する。なお、各実施の形態において説明すること以外の構成は、前述の実施の形態と同じである。また、説明の便宜上、各実施の形態においては、前述の実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
〔実施の形態2〕
図9は、本実施の形態の発光装置200の一構成例を示す上面図である。図10は、発光装置200においてLEDチップ102を実装したときの上面図である。
本実施の形態の発光装置200は、前記実施の形態1の発光装置100と比較して、蛍光体含有樹脂層が3つ設けられており、これに関連する構成が異なっている。それ以外は、前記実施の形態1の発光装置100と同等の構成を有する。
図9および図10に示すように、本実施の形態の発光装置200は、基板101、LEDチップ102、印刷抵抗104、樹脂製枠105、樹脂製隔壁106、第3蛍光体含有樹脂層201(緑色蛍光体含有樹脂層)、第4蛍光体含有樹脂層202(黄色蛍光体含有樹脂層)、および第5蛍光体含有樹脂層203(赤色蛍光体含有樹脂層)を備えている。基板101の実装面には、外部接続用の第1アノード電極109、第2アノード電極110、第3アノード電極204、およびカソード電極111と、ワイヤボンディング用の電極配線パターン114とが直接形成されている。
第3アノード電極204は、LEDチップ102に電源を供給するための電極であり、発光装置100の外部電源と接続可能となっている。第3アノード電極204は、例えばAg−Ptからなる。第3アノード電極204は、基板101の実装面における4辺のうち1辺側であって、第1アノード電極109と第2アノード電極110との間に配置されている。すなわち、第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204は、一列に配列されている。
また、第3アノード電極204は、上面視で長円形状を有している。第3アノード電極204は、外部配線との結線(半田付け)を容易に行うことができるように、第3アノード電極204の長手方向が、両側に位置する第1アノード電極109および第2アノード電極110の長手方向と直交するように(同じ方向を向かないように)配置されている。
電極配線114a・114bは、本実施例では、3つに分かれるように、2箇所が途切れている。また、電極配線パターン114として、電極配線114aの中央の部分と第3アノード電極204とを電気的に接続する配線が形成されている。これにより、電極配線114aにおける3つの部分のうち、左の部分は第1アノード電極109と電気的に接続され、右の部分は第2アノード電極110と電気的に接続され、中央の部分は第3アノード電極204とを電気的に接続されている。
LEDチップ102は、本実施例では、以下のように配置されている。すなわち、電極配線114aと電極配線114bとの間の領域の左・中2箇所と、電極配線114bと電極配線114cとの間の領域の左・中2箇所との計4箇所に、それぞれ、9個のLEDチップ102が、3行×3列のマトリクス状になるように等間隔で配列されている。また、電極配線114aと電極配線114bとの間の領域の右1箇所と、電極配線114bと電極配線114cとの間の領域の右1箇所との計2箇所に、それぞれ、12個のLEDチップ102が、3行×4列のマトリクス状になるように等間隔で配列されている。
それゆえ、第1アノード電極109とカソード電極111との間において、6個のLEDチップ102が直列に接続されてなる直列回路部が、3個並列に接続されている。また、第3アノード電極204とカソード電極111との間において、6個のLEDチップ102が直列に接続されてなる直列回路部が、3個並列に接続されている。さらに、第2アノード電極110とカソード電極111との間において、6個のLEDチップ102が直列に接続されてなる直列回路部が、4個並列に接続されている。
印刷抵抗104は、本実施例では3箇所に設けられている。すなわち、印刷抵抗104は、前記実施の形態1の発光装置100に設けられていた2箇所に加えて、y方向に延伸し、電極配線114aの中央の部分の一方の端と、電極配線114bの中央の部分の一方の端と、電極配線114cとを架設して電気的に接続するように形成されている。
樹脂製隔壁106は、本実施例では、樹脂製枠105で囲まれた部分を、第3蛍光体含有樹脂層201の形成領域と、第4蛍光体含有樹脂層202の形成領域と、第5蛍光体含有樹脂層203の形成領域とに仕切っている。樹脂製隔壁106は、y方向に沿って直線状に2箇所設けられており、第3蛍光体含有樹脂層201と第4蛍光体含有樹脂層202との、および、第4蛍光体含有樹脂層202と第5蛍光体含有樹脂層203との、境界壁となっている。
第3蛍光体含有樹脂層201は、第3粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第3蛍光体含有樹脂層201は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた3つの領域のうちいずれか1つの領域(図9中の左側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第4蛍光体含有樹脂層202は、第4粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第4蛍光体含有樹脂層202は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた3つの領域のうちいずれか1つの領域(図9中の中央の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第5蛍光体含有樹脂層203は、第5粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第5蛍光体含有樹脂層203は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた3つの領域のうちいずれか1つの領域(図9中の右側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第3粒子状蛍光体としては、緑色蛍光体Ca3(Sc・Mg)2Si3O12:Ceが用いられ、第4粒子状蛍光体としては、黄色蛍光体(Y・Gd)3(Al・Ga)5O12:Ceが用いられ、第5粒子状蛍光体としては、赤色蛍光体(Sr・Ca)AlSiN3:Euが用いられている。但し、第3粒子状蛍光体、第4粒子状蛍光体、および第5粒子状蛍光体としては、LEDチップ102の発光色との組合せにより、発光装置200から所定の色(色度)の発光を得るような蛍光体であって、かつ、少なくとも2つの粒子状蛍光体が互いに異なる色となるような蛍光体を用いればよい。
これにより、第3蛍光体含有樹脂層201が設けられた領域は、「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する発光部(第1の発光部)となる。第4蛍光体含有樹脂層202が設けられた領域は、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する発光部(第2の発光部)となる。第5蛍光体含有樹脂層203が設けられた領域は、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する発光部(第3の発光部)となる。
よって、発光装置200は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた3つの領域に、LEDチップ102および第3蛍光体含有樹脂層201により構成される発光部と、LEDチップ102および第4蛍光体含有樹脂層202により構成される発光部と、LEDチップ102および第5蛍光体含有樹脂層203により構成される発光部と、がそれぞれ形成されている構成を有している。すなわち、「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する第1の発光部と、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する第2の発光部と、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する第3の発光部とを備えている。そして、第1の発光部に電気的に接続された第1アノード電極109と、第3の発光部に電気的に接続された第2アノード電極110と、第2の発光部に電気的に接続された第3アノード電極204とが設けられている。
それゆえ、各発光部は、電気的に接続された第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204から電源が供給された場合に点灯するので、第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204に電源を供給することにより、各発光部を独立して駆動することが可能となる。
つまりは、発光装置200では、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、赤・緑・青・黄色による混色の光を発光させることが可能となる。また、擬似白色光と赤色光と緑色光との足し合わせの割合を調整することが可能であるので、赤色および緑色の発光成分を高め、所定の範囲内での所望の色度の白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
なお、通常、LEDチップを被覆する樹脂内に異種類の蛍光体を含めた場合、並びに、異種類のLEDチップを樹脂で一括封止した場合は、異種蛍光体間や異種LED素子間での光の再吸収により光のロスが発生するため、発光効率が低下するという問題がある。
これに対し、発光装置200では、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた各領域は、1種類のLEDチップ102が、1種類の蛍光体を含有する樹脂により封止されている。すなわち、各発光部は、1種類のLEDチップ102と1種類の蛍光体とにより構成されている。よって、2種類の蛍光体が同一の樹脂層に含有されていないので、例えば、LEDチップ102からの青色光で緑色蛍光体が励起されて、青色光から波長変換された緑色光(青緑色光)が、赤色蛍光体によって吸収(再波長変換)されることを防止することが可能となる。したがって、発光装置200では発光効率を向上させることが可能となる。
〔実施の形態3〕
図11は、本実施の形態の発光装置300の一構成例を示す上面図である。
本実施の形態の発光装置300は、前記実施の形態1の発光装置100と比較して、蛍光体含有樹脂層が4つ設けられており、これに関連する構成が異なっている。それ以外は、前記実施の形態1の発光装置100と同等の構成を有する。
図11に示すように、本実施の形態の発光装置300は、基板101、LEDチップ102、印刷抵抗104、樹脂製枠105、樹脂製隔壁106、第6蛍光体含有樹脂層301(赤色蛍光体含有樹脂層)、第7蛍光体含有樹脂層302(黄色蛍光体含有樹脂層)、第8蛍光体含有樹脂層303(緑色蛍光体含有樹脂層)、および第9蛍光体含有樹脂層304(赤色蛍光体含有樹脂層)を備えている。基板101の実装面には、外部接続用の第1アノード電極109、第2アノード電極110、第3アノード電極204、およびカソード電極111と、ワイヤボンディング用の電極配線パターン114とが直接形成されている。
発光装置300では、樹脂製隔壁106は、樹脂製枠105で囲まれた部分を、第6蛍光体含有樹脂層301の形成領域と、第7蛍光体含有樹脂層302の形成領域と、第8蛍光体含有樹脂層303の形成領域と、第9蛍光体含有樹脂層304とに仕切っている。樹脂製隔壁106は、十字状(平面視十字状)に形成されており、各樹脂層間の境界壁となっている。
第6蛍光体含有樹脂層301は、第6粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第6蛍光体含有樹脂層301は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうちいずれか1つの領域(図11中の左上側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第7蛍光体含有樹脂層302は、第7粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第7蛍光体含有樹脂層302は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうちいずれか1つの領域(図11中の右上側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第8蛍光体含有樹脂層303は、第8粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第8蛍光体含有樹脂層303は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうちいずれか1つの領域(図11中の左下側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第9蛍光体含有樹脂層304は、第9粒子状蛍光体を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。第9蛍光体含有樹脂層304は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうちいずれか1つの領域(図11中の右下側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ102およびワイヤ103を覆うように形成されている。
第6粒子状蛍光体および第9粒子状蛍光体としては、赤色蛍光体CaAlSiN3:Euが用いられ、第7粒子状蛍光体としては、黄色蛍光体(Y・Gd)3(Al・Ga)5O12:Ceが用いられ、第8粒子状蛍光体としては、緑色蛍光体Ca3(Sc・Mg)2Si3O12:Ceが用いられている。但し、第6粒子状蛍光体、第7粒子状蛍光体、第8粒子状蛍光体、および第9粒子状蛍光体としては、LEDチップ102の発光色との組合せにより、発光装置300から所定の色(色度)の発光を得るような蛍光体であって、かつ、少なくとも2つの粒子状蛍光体が互いに異なる色となるような蛍光体を用いればよい。
これにより、第6蛍光体含有樹脂層301および第9蛍光体含有樹脂層304が設けられた領域は、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する発光部(第1の発光部、第4の発光部)となる。第7蛍光体含有樹脂層302が設けられた領域は、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する発光部(第2の発光部)となる。第8蛍光体含有樹脂層303が設けられた領域は、「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する発光部(第3の発光部)となる。
また、発光装置300では、LEDチップ102(図示せず)は、各樹脂層内に位置するように配置されている。例えば、15個のLEDチップ102が、各樹脂層内に位置するようにそれぞれ配置されている。
電極配線パターン114(図示せず)は、第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204が、それぞれ、青色光および赤色光を発光する発光部、擬似白色光を発光する発光部、並びに、青色光および緑色光を発光する発光部を、のいずれかを駆動可能なように形成されている。例えば、第1アノード電極109とカソード電極111との間において、第8蛍光体含有樹脂層303に覆われたLEDチップ102が電気的に接続される。第3アノード電極204とカソード電極111との間において、第6蛍光体含有樹脂層301に覆われたLEDチップ102と、第9蛍光体含有樹脂層304に覆われたLEDチップ102とが電気的に接続される。第2アノード電極110とカソード電極111との間において、第7蛍光体含有樹脂層302に覆われたLEDチップ102が電気的に接続される。
よって、発光装置300は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域に、LEDチップ102および第6蛍光体含有樹脂層301により構成される発光部と、LEDチップ102および第7蛍光体含有樹脂層302により構成される発光部と、LEDチップ102および第8蛍光体含有樹脂層303により構成される発光部と、LEDチップ102および第9蛍光体含有樹脂層304により構成される発光部と、がそれぞれ形成されている構成を有している。すなわち、「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する第1の発光部および第4の発光部と、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する第2の発光部と、「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する第3の発光部とを備えている。そして、第3の発光部に電気的に接続された第1アノード電極109と、第2の発光部に電気的に接続された第2アノード電極110と、第1の発光部および第4の発光部に電気的に接続された第3アノード電極204とが設けられている。
それゆえ、各発光部は、電気的に接続された第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204から電源が供給された場合に点灯するので、第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204に電源を供給することにより、各発光部を独立して駆動することが可能となる。第1の発光部および第4の発光部は、第3アノード電極204を共用しているので、独立して点灯することはできず、同時点灯となる。
つまりは、発光装置300では、赤色光と緑色光と青色光との混色による白色光を単独で発光させたり、「赤色光+青色光の光」と、「擬似白色の光(青色光+黄色光)」と、「緑色光+青色光の光」とによる混色の光を発光させることが可能となる。また、各光の足し合わせの割合を調整することが可能であるので、不足色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
また、アノード電極が、4つではなく3つ(第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204)設けられていることにより、発光装置300の小型化に寄与するとともに、各アノード電極から各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することによって、高演色性または優れた色再現性の白色光を容易に得ることが可能となる。
なお、青色光および赤色光を発光する第1の発光部および第4の発光部(第6蛍光体含有樹脂層301が設けられた領域、および、第9蛍光体含有樹脂層304が設けられた領域)は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうち、対角上の2つの領域に配置されている。このように、同じ色を発光する発光部(同一の発光構成を有する発光部)は、隣接しないように配置させることが好ましく、これにより、4つの発光部を同時に点灯させたときの発光装置全体としての発光の混色性を良くすることが可能となる。
〔実施の形態4〕
図12は、本実施の形態の発光装置400の一構成例を示す上面図である。
本実施の形態の発光装置400は、前記実施の形態3の発光装置300と比較して、アノード電極の数、および、アノード電極により駆動する発光部が異なっている。また、第6粒子状蛍光体および第9粒子状蛍光体として、赤色蛍光体(Sr・Ca)AlSiN3:Euが用いられている。それ以外は、前記実施の形態3の発光装置300と同等の構成を有する。
なお、赤色蛍光体CaAlSiN3:Euを赤色蛍光体(Sr・Ca)AlSiN3:Euに変えることによって、赤色発光波長が短波長化し、白色光を発光させた場合、発光装置の演色性は低下するが、視感度を考慮すると発光装置の発光輝度としては向上させることができる。つまり、本実施例の発光装置400は、前記実施の形態3の発光装置300と比較して、演色性よりも高輝度化の狙った発光装置と言える。
図12に示すように、発光装置400では、電極配線パターン114(図示せず)は、第1アノード電極109が、青色光および赤色光を発光する発光部(第6蛍光体含有樹脂層301が設けられた領域)と、青色光および緑色光を発光する発光部(第8蛍光体含有樹脂層303が設けられた領域)とを駆動可能なように形成されている。また、電極配線パターン114は、第2アノード電極110が、擬似白色光を発光する発光部(第7蛍光体含有樹脂層302が設けられた領域)と、青色光および赤色光を発光する発光部(第9蛍光体含有樹脂層304が設けられた領域)とを駆動可能なように形成されている。
つまり、電極配線パターン114およびLEDチップ102のレイアウト、LEDチップ102と電極配線パターン114間のワイヤによる結線、並びに、LEDチップ102間のワイヤによる結線については、前記実施の形態1の発光装置100(図1)と全く同じある。また、前記実施の形態1の発光装置100における第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108が、電極配線114bに沿うように形成された樹脂製隔壁106によって、それぞれ2つの領域に分割された形になっている。そして、図1の上面視において、第1蛍光体含有樹脂層107における分割によって生じた下側の領域の樹脂層に含有される第1粒子状蛍光体を緑色蛍光体に変更し、第2蛍光体含有樹脂層108における分割によって生じた下側の領域の樹脂層に含有される蛍光体を赤色蛍光体に変更した構成となっている。
それゆえ、第1の発光部および第3の発光部は、第1アノード電極109から電源が供給された場合に点灯し、第2の発光部および第4の発光部は、第2アノード電極110から電源が供給された場合に点灯するので、第1アノード電極109および第2アノード電極110に電源を供給することにより、第1の発光部および第3の発光部と、第2の発光部および第4の発光部とを独立して駆動することが可能となる。第1の発光部および第3の発光部は第1アノード電極109を共用し、第2の発光部および第4の発光部は第2アノード電極110を共用しているので、独立して点灯することはできず、同時点灯となる。
つまりは、発光装置400では、赤色光と緑色光と青色光との混色による白色光を単独で発光させたり、「白色光(赤色光+緑色光+青色光)」と、「電球色の光(擬似白色の光(黄色光+青色光)+赤色光+青色光)」とによる混色の光を発光させることが可能となる。また、各光の足し合わせの割合を調整することが可能であるので、不足色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
また、アノード電極は2つ(第1アノード電極109および第2アノード電極110)設けられていることにより、発光装置400のさらなる小型化に寄与するとともに、各アノード電極から各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することによって、高演色性または優れた色再現性の白色光を容易に得ることが可能となる。
〔実施の形態5〕
図13は、本実施の形態の発光装置500の一構成例を示す上面図である。
本実施の形態の発光装置300は、前記実施の形態1の発光装置100と比較して、蛍光体含有樹脂層が4つ設けられており、これに対応するように、赤色光の発光構成、アノード電極の配置、および電極配線パターンの配置が変更されている。それ以外は、前記実施の形態1の発光装置100と同等の構成を有する。
図13に示すように、発光装置500では、樹脂製隔壁106は、樹脂製枠105で囲まれた部分を、透光性樹脂層502の形成領域(2箇所)と、第7蛍光体含有樹脂層302の形成領域と、第8蛍光体含有樹脂層303の形成領域とに仕切っている。樹脂製隔壁106は、十字状に形成されており、各樹脂層間の境界壁となっている。
透光性樹脂層502は、蛍光体を含まない透光性樹脂からなる封止樹脂層である。透光性樹脂層502は、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた4つの領域のうち、対角上の2つの領域(図13中の左上側および右下側の領域)に充填されて、当該領域に配置されたLEDチップ501(発光素子)およびワイヤ103を覆うように形成されている。LEDチップ501は、発光ピーク波長が650nm付近の赤色LED(赤色発光素子)である。なお、LEDチップ501は、チップの表面および裏面に電極がそれぞれ形成された上下電極タイプのチップである。
発光装置500では、2箇所の透光性樹脂層502内には、それぞれ、赤色発光のLEDチップ501が複数(本実施例では各9個)設けられている。第7蛍光体含有樹脂層302内および第8蛍光体含有樹脂層303内には、それぞれ、青色発光のLEDチップ102(図示せず)が複数(本実施例では各15個)設けられている。
それゆえ、透光性樹脂層502が設けられた領域は、赤色LEDにより赤色光を発光する発光部(第1の発光部、第4の発光部)となる。この発光部は、前述の実施の形態のような青色LEDと赤色蛍光体との組み合わせで発光する構成ではないため、青色LEDの放出光(青色光)が混在しない。よって、赤色光とともに青色光の強度が変動することがなく、純粋に赤色光単色の発光成分の調整が容易となる。
第7蛍光体含有樹脂層302が設けられた領域は、「青色LED+黄色蛍光体」により、青色光および黄色光、すなわち青色光と黄色光との混色による擬似白色光を発光する発光部(第2の発光部)となる。第8蛍光体含有樹脂層303が設けられた領域は、「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する発光部(第3の発光部)となる。
また、発光装置500では、基板101の実装面に、外部接続用の第1アノード電極109、第2アノード電極110、第3アノード電極204、およびカソード電極111と、ワイヤボンディング用の電極配線パターン114(図示せず)とが直接形成されている。なお、第3アノード電極204は、基板101の実装面における4隅のうち第8蛍光体含有樹脂層303に近い隅付近(図13中左下)に配置されている。また、カソード電極111は、基板101の実装面における4辺のうち第1アノード電極109および第2アノード電極110が配置された1辺と対向する1辺側の、第3アノード電極204が配置された隅とは反対の隅付近(図1中右下)に配置されている。
電極配線パターン114は、第1アノード電極109が、赤色光を発光する発光部(透光性樹脂層502が設けられた領域)を駆動可能なように形成されている。また、電極配線パターン114は、第2アノード電極110が、擬似白色光を発光する発光部(第7蛍光体含有樹脂層302が設けられた領域)を駆動可能なように形成されている(図示せず)。さらに、電極配線パターン114は、第3アノード電極204が、青色光および緑色光を発光する発光部(第8蛍光体含有樹脂層303が設けられた領域)を駆動可能なように形成されている。
これにより、第1アノード電極109とカソード電極111との間において、透光性樹脂層502に覆われたLEDチップ501が電気的に接続される。第2アノード電極110とカソード電極111との間において、第7蛍光体含有樹脂層302に覆われたLEDチップ102が電気的に接続される。第3アノード電極204とカソード電極111との間において、第8蛍光体含有樹脂層303に覆われたLEDチップ102が電気的に接続される。
それゆえ、第1の発光部および第4の発光部は、第1アノード電極109から電源が供給された場合に点灯し、第2の発光部は、第2アノード電極110から電源が供給された場合に点灯し、第3の発光部は、第3アノード電極204から電源が供給された場合に点灯するので、第1アノード電極109、第2アノード電極110、および第3アノード電極204に電源を供給することにより、第1の発光部および第4の発光部と、第2の発光部と、第3の発光部とを独立して駆動することが可能となる。第1の発光部および第4の発光部は第1アノード電極109を共用しているので、独立して点灯することはできず、同時点灯となる。
つまりは、発光装置500では、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、赤色光と緑色光と青色光との混色による白色光を単独で発光させたり、「赤色光」と「擬似白色の光(青色光+黄色光)」と「青色光+緑色光」とによる混色の光を発光させることが可能となる。また、各光の足し合わせの割合を調整することが可能であるので、不足色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
〔実施の形態6〕
本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した発光装置100を光源として備える電子機器について説明する。なお、説明の便宜上、発光装置100を備える場合についてのみ例示するが、前記実施の形態1〜5で説明した発光装置のいずれを適用してもよい。いずれの発光装置を備えても、発光装置100を備える場合と略同様または略同様以上の効果を得ることができる。
上記電子機器としては、例えば、裏面に電源回路を有し、放熱板と一体となった実装基板に、上記発光装置100を実装してなる照明装置がある。上記発光装置100の第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、実装基板の第1アノード電極、第2アノード電極、およびカソード電極に、外部配線などにより電気的に接続される。上記発光装置100の上面は、光拡散機能を備えたケース、あるいは透明なケースで覆われる。
また、上記発光装置100は、1つだけではなく、矩形形状の基板101の一辺が平行になるように、あるいは、矩形形状の基板101の対角線方向が一直線上になるように複数搭載し、蛍光灯型の照明装置としてもよい。なお、1つのみを搭載し、電球型の照明装置としてもよい。
ここで、上記照明装置の具体例として、前記実施の形態1で説明した発光装置100を備えるLED電球の構成について説明する。図14は、LED電球600の一構成例を示す図であり、(a)は発光装置100が搭載された搭載面を示し、(b)は側面から見たときの外観を示す。
図14に示すように、LED電球600(照明装置)は、口金601に固着された放熱フィン602に、搭載板604が留めネジ605によって固定されるとともに、搭載板604を覆うように散乱材入りレンズドーム603が設けられた構成を有する。口金601は、電球における、ソケットにねじ込むための金属の部分である。口金601のサイズは、E26やE17などを好適に使用できる。特に、前記実施の形態1で説明した発光装置100は、表面積を15mm×12mmと小さくすることが可能であるので、E17の口金が好適である。なお、E26の口金601の場合、LED電球600は、例えば、最大直径が60mm、最大高さが110mmの形状を有する。
搭載板604には、ザグリ610(深さ:1mm)が形成されている。発光装置100は、搭載板604のザグリ610の中に設置され、押さえピン606によって固定されている。発光装置100の第1アノード電極109、第2アノード電極110、およびカソード電極111は、外部配線と電気的に接続される(第1アノード結線607、第2アノード結線608、およびカソード結線609)。
また、光の吸収を防止するために、搭載板604の表面(搭載面)、留めネジ605の表面、押さえピン606の表面、第1アノード結線607、第2アノード結線608、およびカソード結線609は、白色または乳白色の樹脂などで覆われていることが好ましい。また、搭載板604の表面は、白色または乳白色にするとともに、梨地仕上げにより梨地状の形状としてもよい。
LED電球600は、発光装置100を備えることにより、高演色性および良好な混色性を得ることが可能となり、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することが可能となるので、非常に優れた照明装置となる。また、LEDチップ102を用いているので、省エネルギー、省スペース、および長寿命を実現することができる。
また、LED電球600は、散乱材入りレンズドーム603のような混色手段(例えば、光拡散部材や、光拡散シート、光学レンズなど)を備えることにより、発光装置100からの各色の発光をより良く混色させることが可能となる。
〔実施の形態7〕
上述した各実施形態の発光装置では、各樹脂層は、樹脂製隔壁106が樹脂製枠105で囲まれた部分を仕切ることで形成された領域を満たすように、液状樹脂が注入された後、当該液状樹脂が硬化されることによって形成されている。このため、樹脂製隔壁106の高さが低い場合、樹脂注入時に、領域間で樹脂漏れが生じ混合してしまうことがある。それゆえ、このような不良の発生を防止することが望まれる。
本実施の形態では、上記不良の発生を防止することができる発光装置について説明する。図22は、本実施の形態の発光装置700の一構成例を示す斜視図である。図23は、本実施の形態の発光装置700の一構成例を示す上面図である。図24は、図23のA−A線断面図である。図25は、図23のB−B線断面図である。
図22〜25に示すように、本実施の形態の発光装置700は、前記実施の形態1の発光装置100の構成のうち樹脂製隔壁106に替えて、樹脂製隔壁106aを備えている。すなわち、発光装置700は、基板101、LEDチップ102、印刷抵抗104、樹脂製枠105、樹脂製隔壁106a、第1蛍光体含有樹脂層107、および第2蛍光体含有樹脂層108を備えている。
なお、図24と図2とを比較すれば、発光装置700では、LEDチップ102の個数および配置が発光装置100と異なることがわかるが、上述のようにLEDチップ102は様々な構成を取り得るので、ここではその説明を省略し、主に樹脂製隔壁106aについて説明する。
樹脂製隔壁106aは、樹脂製枠105で囲まれた部分を複数の領域(区域)に仕切る隔壁である。樹脂製隔壁106aは、樹脂製枠105で囲まれた部分を、第1蛍光体含有樹脂層107の形成領域と第2蛍光体含有樹脂層108の形成領域とに仕切っている。樹脂製隔壁106aは、y方向に沿って直線状に1箇所設けられており、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との境界壁となっている。また、樹脂製隔壁106aは、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との樹脂漏れ混合を防ぐためのダム(塞き止め部材)としての機能を有している。図24に明示されるように、樹脂製隔壁106aの高さは、樹脂製枠105の高さよりも高くなるように設定されている。
樹脂製隔壁106aは、樹脂製隔壁106と同様の材料を用いればよい。また、樹脂製隔壁106aは、樹脂製枠105と接するように形成され、第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108の樹脂漏れが無いように区分けできれば、樹脂製枠105と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
次に、樹脂製隔壁106aの形成方法について説明する。
LEDチップ102の実装後、まず、樹脂製枠105を基板101の実装面に形成する。具体的には、例えばディスペンサーにより、液状の白色シリコーン樹脂(光拡散フィラーTiO2含有)を所定の位置に描画する。そして、硬化温度:150℃、硬化時間:60分の条件で硬化させることにより、樹脂製枠105を形成する。その後、樹脂製隔壁106aを基板101の実装面に形成する。具体的には、樹脂製枠105と同様に、例えばディスペンサーにより液状の白色シリコーン樹脂(光拡散フィラーTiO2含有)を所定の位置に描画した後、硬化温度:150℃、硬化時間:60分の条件で硬化させることで、樹脂製隔壁106aを形成する。なお、硬化温度および硬化時間は一例であり、これに限定されない。
樹脂製枠105は、例えば、樹脂高さが0.4mm、樹脂幅が0.4mm、長辺が10mm、短辺が7.4mmである。樹脂製隔壁106aは、例えば、樹脂高さが0.8mm、樹脂幅が0.4mm、直線部が10mmである。
第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108のそれぞれの樹脂高さは、例えば、樹脂製枠105近傍および樹脂製隔壁106a近傍の端では0.4mm、自身の中心付近では0.7mmとなっている。このような高低差が生じる理由は、第1蛍光体含有樹脂層107および第2蛍光体含有樹脂層108の形成時、液状樹脂が樹脂製枠105を超えないように樹脂製枠105および樹脂製隔壁106により囲まれた領域に注入されるが、加熱硬化の際に中心付近が膨らむためである。また、表面張力のためである。これにより、樹脂製枠105近傍および樹脂製隔壁106a近傍では0.4mmになり、中心付近では上に凸状となって0.7mmになる。ゆえに、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との混在を確実に防止するために、樹脂製隔壁106aの樹脂高さは0.8mmとしている。樹脂製隔壁106aは、樹脂高さが0.8mmになるように、複数回塗布を行った後に硬化を行って形成してもよい。なお、図24および図25に示した樹脂製枠105および樹脂製隔壁106aの樹脂高さは、一例を示したものである。
なお、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106aの樹脂高さは、上記の数値に限らない。樹脂製隔壁106aの高さは、樹脂製枠105の高さよりも高く、特に、樹脂製枠105の約2〜3倍であることが好ましい。樹脂製隔壁106aの高さが樹脂製枠105の2倍よりも小さいときは、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との間で樹脂の混在が発生する。上記例のように、樹脂層では、中心付近が、端に比べて最大で1.75倍程度高くなる。一方、樹脂製隔壁106aの高さが樹脂製枠105の3倍よりも大きいときは、良好な混色を得ること困難となる。したがって、例えば、樹脂製枠105の高さを0.2mm〜0.5mmにしたときは、樹脂製隔壁106aは0.4mm〜1.0mmや、0.6mm〜1.5mmとすることが好ましい。ここで、「2倍」「3倍」とは厳密に2倍,3倍であることを示すのではなく、実質的に2倍,3倍とみなせる2倍,3倍前後の範囲(約2倍,約3倍)を示している。
また、樹脂製隔壁106aは、上記のように樹脂製枠105と別々に形成してもよいし、樹脂製枠105と同一材料を用いる場合は、樹脂製枠105と同時に形成してもよい。
図26は、発光装置700において樹脂製枠105および樹脂製隔壁106aを同時に形成する場合の、形成方法の一例を説明するための図である。同時に形成する場合、図26に示すように「a→b→c→d→e→f」の順番で液状樹脂を描画する。矢印e・fにおいては、樹脂高さが0.8mmになるように樹脂量を調整する。これにより、樹脂製枠105および樹脂製隔壁106aを一体成形(一体化)することができる。
以上のように、発光装置700では、樹脂製隔壁106aの高さが、樹脂製枠105の高さよりも高い。よって、樹脂製隔壁106aを介して隣接する、第1蛍光体含有樹脂層107と第2蛍光体含有樹脂層108との間での樹脂漏れおよび混合を防止することが可能となる。したがって、良好な発光色が得られ、良好な混色性を得ることが可能となる。
なお、樹脂製隔壁106aは、前記実施の形態1〜5で説明した発光装置のいずれにも適用することができる。樹脂製隔壁106aを備えることによって、樹脂製隔壁106aを介して隣接する樹脂層間での樹脂漏れおよび混合を防止することが可能となる。
前記実施の形態1〜5で説明した発光装置100・200・300・400・500における色度の調整を示す。
図15は、CIE色度座標(色度図)を示すグラフである。色度図では、点Aが、青色LEDチップからの青色発光(445nm)の色度を示し、点Bが、515nmの主波長を有する緑色蛍光体から発光される光の色度を示し、点Cが、564nmの主波長を有する黄色蛍光体から発光される光の色度を示し、点Dが、650nmの主波長を有する赤色蛍光体および赤色LEDから発光される光の色度を示している。
「青色LED+赤色蛍光体」により青色光および赤色光を発光する発光部(例えば、第1蛍光体含有樹脂層107が設けられた領域)からの発光は、青色光と赤色光とが加色された光の色度となる。青色光は、青色LEDの駆動電流の大きさを変えることによって適宜変えることができるが、赤色光は、青色LEDから放出される青色光の強度(励起強度)によってその強度が決まる(但し飽和特性を有する)。このため、上記色度は、色度図上において、点Aと点Dとを結ぶ線分上の線分の両端よりも内側の所定の範囲上での任意の点(点Arと点Drとを結ぶ線分)で表される。よって、この発光部は、青色LEDの駆動電流の調整によって、上記の所定範囲内での任意の色度に調整することができる。
なお、発光装置全体としての所望の発光輝度、および青色LEDの発熱などによる劣化を考慮して、駆動電流には下限値および上限値があるので、これによって上記の色度の調整範囲が決まる。
「青色LED+黄色蛍光体」により青色光および黄色光を発光する発光部(例えば、第2蛍光体含有樹脂層108が設けられた領域)からの発光は、青色光と黄色光とが加色された光の色度となる。青色光は、青色LEDの駆動電流の大きさを変えることによって適宜変えることができるが、黄色光は、青色LEDから放出される青色光の強度(励起強度)によってその強度が決まる(但し飽和特性を有する)。このため、上記色度は、色度図上において、点Aと点Cとを結ぶ線分上の線分の両端よりも内側の所定の範囲上での任意の点(点Ayと点Cyとを結ぶ線分)で表される。よって、この発光部は、青色LEDの駆動電流の調整によって、上記の所定範囲内での任意の色度に調整することができる。
「青色LED+緑色蛍光体」により青色光および緑色光を発光する発光部(例えば、第3蛍光体含有樹脂層201が設けられた領域)からの発光は、青色光と緑色光とが加色された光の色度となる。青色光は、青色LEDの駆動電流の大きさを変えることによって適宜変えることができるが、緑色光は、青色LEDから放出される青色光の強度(励起強度)によってその強度が決まる(但し飽和特性を有する)。このため、上記色度は、色度図上において、点Aと点Bとを結ぶ線分上の線分の両端よりも内側の所定の範囲上での任意の点(点Agと点Bgとを結ぶ線分)で表される。よって、この発光部は、青色LEDの駆動電流の調整によって、上記の所定範囲内での任意の色度に調整することができる。
「赤色LED」により赤色光を発光する発光部(赤色LEDが搭載され、蛍光体を含まない透光性樹脂層502が設けられた領域)からの発光は、色度図上において点Dで表される色度となる。よって、この発光部は、点Dの色度を得ることができる。
(1)実施の形態1:発光装置100(図1)
発光装置100からの発光は、点Ay・点Cy・点Dr・点Arを結ぶ四角形内の任意の点の色度となる。よって、発光装置100では、各発光部(具体的には各発光部に含まれるLEDチップ)の駆動電流の大きさを調整することにより、点Ay・点Cy・点Dr・点Arを結ぶ四角形内の任意の点の色度を得ることができる。すなわち、上記四角形を調整することにより、所望の色温度における色の偏差の抑制された白色光を得ることができる。
(2)実施の形態2〜4:発光装置200・300・400(図9・11・12)
発光装置200からの発光は、点Ag・点Bg・点Cy・点Dr・点Ar・点Ayを結ぶ多角形内の任意の点の色度となる。よって、発光装置200では、各発光部(具体的には各発光部に含まれるLEDチップ)の駆動電流の大きさを調整することにより、点Ag・点Bg・点Cy・点Dr・点Ar・点Ayを結ぶ多角形内の任意の点の色度を得ることができる。すなわち、上記多角形を調整することにより、所望の色温度における色の偏差の抑制された白色光を得ることができる。
(3)実施の形態5:発光装置500(図13)
発光装置500からの発光は、点Ag・点Bg・点Cy・点D・点Ayを結ぶ多角形内の任意の点の色度となる。よって、発光装置500では、各発光部(具体的には各発光部に含まれるLEDチップ)の駆動電流の大きさを調整することにより、点Ag・点Bg・点Cy・点D・点Ayを結ぶ多角形内の任意の点の色度を得ることができる。すなわち、上記多角形を調整することにより、所望の色温度における色の偏差の抑制された白色光を得ることができる。
このように、前記実施の形態1〜5で説明した発光装置100・200・300・400・500では、色度において所望の方向への可変色化が可能であるので、加変色域が調整された所望の色度の光を得ることができる。よって、用途に応じた範囲での可変色のラインナップを具備することが可能となる。したがって、高い演色性および優れた色再現性を得ることが可能であり、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することが可能となる。
なお、前記実施の形態1〜5で説明した発光装置100・200・300・400・500では、青色光のみを発光する発光部を備えていない。しかしながら、前記実施の形態5の発光装置500における、赤色光を発光するLEDチップ501と透光性樹脂層502とにより構成される発光部と同様に、青色光を発光するLEDチップ102を蛍光体を含まない透光性樹脂で封止した、青色光のみを発光する発光部を備えてもよい。この場合、発光装置において青色光を単独で調整できるようになり、青色以外で発光する他の発光部と組み合わせることにより、発光装置全体として色度の調整範囲を拡大することが可能となる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る発光装置(100)は、発光素子を用いた発光装置であって、基板(101)と、上記基板上に環状に設けられた樹脂製枠(105)と、上記樹脂製枠で囲まれた部分をn個(2≦n)の区域に仕切るように上記基板上に設けられた樹脂製隔壁(106)と、上記各区域にそれぞれ形成された、少なくとも1つの発光素子(LEDチップ102)を含む発光部と、上記各発光部に電源をそれぞれ供給するためのアノード電極(109)およびカソード電極(110)とを備え、上記各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光し、上記アノード電極は、上記基板上の上記樹脂製枠外においてk個(2≦k≦n)設けられ、当該各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、上記各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続されており、上記樹脂製枠および上記樹脂製隔壁は、光反射性または光遮光性を有しており、1つの上記発光部につき、上記発光素子の発光色が1種類であり、上記発光素子を覆うように区域内に充填された、蛍光体を含有する樹脂からなる蛍光体含有樹脂層を備える各発光部は、1つの当該発光部につき、上記蛍光体の種類が1種類であり、所望の色温度における色の偏差の抑制された白色光を得るために、上記各発光部の駆動電流の大きさを調整する。
本発明の態様2に係る発光装置は、上記態様1において、上記各発光部のうち、少なくとも1つの発光部は、少なくとも青色光および黄色光を発光し、当該発光部とは異なる少なくとも1つの発光部は、少なくとも赤色光を発光してもよい。
本発明の態様3に係る発光装置は、上記態様2において、上記発光部は2つ形成されており、第1の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成されてもよい。
本発明の態様4に係る発光装置は、上記態様2において、上記発光部は3つ形成されており、第1の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成されてもよい。
本発明の態様5に係る発光装置は、上記態様2において、上記発光部は4つ形成されており、第1の発光部および第4の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成されてもよい。
本発明の態様6に係る発光装置は、上記態様2において、上記発光部は4つ形成されており、第1の発光部および第4の発光部は、上記発光素子としての赤色光を発光する赤色発光素子と、上記赤色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、透光性樹脂からなる透光性樹脂層とにより構成され、第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成されてもよい。
〔補足〕
また、本発明は以下のように表現することもできる。
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、発光素子を用いた発光装置であって、基板と、上記基板上に環状に設けられた樹脂製枠と、上記樹脂製枠で囲まれた部分をn個(2≦n)の区域に仕切るように上記基板上に設けられた樹脂製隔壁と、上記各区域にそれぞれ形成された、少なくとも1つの発光素子を含む発光部と、上記各発光部に電源をそれぞれ供給するためのアノード電極およびカソード電極とを備え、上記各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光し、上記アノード電極は、上記基板上の上記樹脂製枠外においてk個(2≦k≦n)設けられ、当該各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、上記各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、各発光部は、電気的に接続されたアノード電極から電源が供給された場合に点灯するので、各アノード電極に電源を供給することにより、1つまたは複数の発光部を独立して駆動することが可能となる。よって、1つまたは複数の発光部をそれぞれ単独に点灯させることが可能となったり、各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することで、各発光部からの発光の混色となる発光装置全体としての発光を、所望の色度になるように容易に調整することが可能となる。
また、各発光部は、樹脂製枠および樹脂製隔壁により囲まれた複数の領域に形成されるので、密集して配置することが可能となり、集積度を上げることが可能となる。よって、光路長が短い位置で混色されるので、良好な混色性を得るとともに、照射領域にフリンジを発生しにくくすることが可能となる。また、同等の配光特性が近接していることになるため、異なった発光色の発光素子を同時に点灯した場合に混色が完全なものとなる。さらには、各発光部が近接しているため、各発光部に及ぼす熱の影響が同じとなり、生成された白色光の明るさおよび色調が熱および経時変化に影響されることが少なく、また、ピーク波長の変動および演色性の大きな変動を低減することが可能となる。
また、各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光するようにそれぞれ構成されていることにより、少なくとも2色の混色による発光を得ることが可能となる。ゆえに、発光装置全体としての発光色度の調整が容易に可能であるので、各発光部が発光する色の組合せによっては、高い演色性を容易に得ることが可能となる。
したがって、集積度を上げることが可能な構成において、高演色性および良好な混色性を得ることができるとともに、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記樹脂製枠および上記樹脂製隔壁は、光反射性または光遮光性を有していることが好ましい。これにより、樹脂製枠および樹脂製隔壁による光の吸収を防止し、発光効率の低下を防止することが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記各発光部のうち、少なくとも1つの発光部は、少なくとも青色光および黄色光を発光し、当該発光部とは異なる少なくとも1つの発光部は、少なくとも赤色光を発光することが好ましい。
通常、青色光と黄色光との混色により生成された白色光は、赤色の発光成分が悪いため、全体的に黄色味を帯びた擬似白色光となる。これに対し、上記の構成によれば、白色光と赤色光との足し合わせの割合を調整することが可能であるので、赤色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となる。また、赤色光を多くすることによって、温かみのある混色(電球色)の光を生成することが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記発光部は2つ形成されており、第1の発光部は、青色光および赤色光を発光し、第2の発光部は、青色光および黄色光を発光することが好ましい。これにより、青色光と黄色光との混色による白色光を単独で発光させたり、白色光、赤色光および青色光の混色による光を発光させることが可能となる。
さらに、上記発光構成を容易に実現するために、本発明の発光装置は、上記第1の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成されていることが望ましい。
また、本発明の発光装置は、上記発光部は3つ形成されており、第1の発光部は、青色光および緑色光を発光し、第2の発光部は、青色光および黄色光を発光し、第3の発光部は、青色光および赤色光を発光することが好ましい。
上記の構成によれば、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、白色光、赤色光、緑色光および青色光の混色による光を発光させることが可能となる。また、擬似白色光と赤色光と緑色光との足し合わせの割合を調整することが可能であるので、赤色および緑色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
さらに、上記発光構成を容易に実現するために、本発明の発光装置は、上記第1の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成されていることが望ましい。
また、本発明の発光装置は、上記第1の発光部、上記第2の発光部、および上記第3の発光部は、一列に配列されていることが好ましい。
また、本発明の発光装置は、上記発光部は4つ形成されており、第1の発光部は、青色光および赤色光を発光し、第2の発光部は、青色光および黄色光を発光し、第3の発光部は、青色光および緑色光を発光し、第4の発光部は、青色光および赤色光を発光することが好ましい。
上記の構成によれば、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、赤色光と緑色光と青色光との混色による白色光を単独で発光させたり、擬似白色光、赤色光、緑色光および青色光の混色による光を発光させることが可能となる。また、擬似白色光と赤色光と緑色光との足し合わせの割合を調整することが可能であるので、赤色および緑色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
さらに、上記発光構成を容易に実現するために、上記第1の発光部および上記第4の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、赤色蛍光体を含有する樹脂からなる赤色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成されていることが望ましい。
また、本発明の発光装置は、上記アノード電極は3つ設けられており、上記各アノード電極のうち、ある1つのアノード電極は、上記第1の発光部および上記第4の発光部に電気的に接続され、他の2つのアノード電極は、上記第2の発光部および上記第3の発光部にそれぞれ電気的に接続されていることが好ましい。
上記の構成によれば、発光装置の小型化に寄与するとともに、各アノード電極から各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することによって、高い演色性または優れた色再現性の白色光を容易に得ることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記各アノード電極は、平面視長円形状を有しており、中央に位置するアノード電極の長手方向が、両端に位置する各アノード電極の長手方向と直交するように、一列に配列されていることが好ましい。これにより、各アノード電極と外部配線との結線(例えば、半田付けなど)を容易に行うことが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記アノード電極は2つ設けられており、上記各アノード電極のうち、ある1つのアノード電極は、上記第1の発光部および上記第3の発光部に電気的に接続され、他の1つのアノード電極は、上記第2の発光部および上記第4の発光部に電気的に接続されていることが好ましい。
上記の構成によれば、発光装置の小型化に寄与するとともに、各アノード電極から各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することによって、高い演色性または優れた色再現性の白色光を容易に得ることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記発光部は4つ形成されており、第1の発光部は、赤色光を発光し、第2の発光部は、青色光および黄色光を発光し、第3の発光部は、青色光および緑色光を発光し、第4の発光部は、赤色光を発光することが好ましい。
上記の構成によれば、青色光と黄色光との混色による擬似白色光を単独で発光させたり、赤色光と緑色光と青色光との混色による白色光を単独で発光させたり、擬似白色光、赤色光、緑色光および青色光の混色による光を発光させることが可能となる。また、擬似白色光と赤色光と緑色光との足し合わせの割合を調整することが可能であるので、赤色および緑色の発光成分を高め、色偏差の抑制された白色光を容易に得ることが可能となるとともに、広い可変色域を得ることが可能となる。
さらに、上記発光構成を容易に実現するために、上記第1の発光部および上記第4の発光部は、上記発光素子としての赤色光を発光する赤色発光素子と、上記赤色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、透光性樹脂からなる透光性樹脂層とにより構成され、上記第2の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、黄色蛍光体を含有する樹脂からなる黄色蛍光体含有樹脂層とにより構成され、上記第3の発光部は、上記発光素子としての青色光を発光する青色発光素子と、上記青色発光素子を覆うように上記区域内に充填された、緑色蛍光体を含有する樹脂からなる緑色蛍光体含有樹脂層とにより構成されていることが望ましい。
また、本発明の発光装置は、上記アノード電極は3つ設けられており、上記各アノード電極のうち、ある1つのアノード電極は、上記第1の発光部および上記第4の発光部に電気的に接続され、他の2つのアノード電極は、上記第2の発光部および上記第3の発光部にそれぞれ電気的に接続されていることが好ましい。
上記の構成によれば、発光装置の小型化に寄与するとともに、各アノード電極から各発光部の点灯条件(発光強度)を調整することによって、高い演色性または優れた色再現性の白色光を容易に得ることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記樹脂製隔壁は、平面視十字状に設けられ、上記第1の発光部が形成された区域と、上記第4の発光部が形成された区域とは、隣接していないことが好ましい。これにより、4つの発光部を同時に点灯させたときの発光装置全体としての発光の混色性を良くすることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記基板は、セラミックからなるセラミック基板であることが好ましい。
また、本発明の発光装置は、上記樹脂製枠は、平面視円環形状を有していることが好ましい。これにより、4つの発光部を同時に点灯させたときの発光装置全体としての発光領域が円形となるので、発光が全方向へ均一に放射され易くなり、発光装置を汎用照明器具へ応用することや、その設計が容易となる。
また、本発明の発光装置は、上記各発光部は複数の発光素子を含んでおり、上記各発光素子は、平面視長方形状の発光素子および平面視正方形状の発光素子のいずれかであることが好ましい。これにより、発光素子の配置の自由度を高めることが可能となったり、発光素子の搭載個数を増加させることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、各発光部の発光素子に並列に接続された保護素子をさらに備えていることが好ましい。これにより、保護素子が発光素子に並列に接続されていることによって、発光素子の劣化を防止することが可能となり、長寿命化を図って信頼性を確保することが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記樹脂製隔壁の高さは、上記樹脂製枠の高さよりも高いことが好ましい。これにより、発光部が発光素子と当該発光素子を覆う樹脂層とにより構成される場合の、樹脂製隔壁を介して隣接する発光部間での樹脂漏れおよび混合を防止することが可能となる。よって、良好な発光色が得られ、良好な混色性を得ることが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記樹脂製隔壁は、上記樹脂製枠と接していることが好ましい。
本発明の照明装置は、上記発光装置を光源として備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、高演色性および良好な混色性を得ることができるとともに、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することが可能な発光装置を光源として備えていることにより、非常に優れた照明装置となる。また、上記発光装置は発光素子を用いているので、省エネルギー、省スペース、および長寿命を実現することが可能となる。
以上のように、本発明の発光装置は、発光素子を用いた発光装置であって、基板と、上記基板上に環状に設けられた樹脂製枠と、上記樹脂製枠で囲まれた部分をn個(2≦n)の区域に仕切るように上記基板上に設けられた樹脂製隔壁と、上記各区域にそれぞれ形成された、少なくとも1つの発光素子を含む発光部と、上記各発光部に電源をそれぞれ供給するためのアノード電極およびカソード電極とを備え、上記各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光し、上記アノード電極は、上記基板上の上記樹脂製枠外においてk個(2≦k≦n)設けられ、当該各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、上記各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続されている構成である。
それゆえ、集積度を上げることが可能な構成において、高演色性および良好な混色性を得ることができるとともに、色度の調整が容易で、所望の色度での発光を容易に実現することができるという効果を奏する。
本発明の照明装置は、上記発光装置を光源として備えている構成である。
それゆえ、非常に優れた照明装置となる。また、上記発光装置は発光素子を用いているので、省エネルギー、省スペース、および長寿命を実現することができるという効果を奏する。
さらに、本発明は以下のように表現することもできる。
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、互いにワイヤによって接続された複数の発光素子を用いた発光装置であって、セラミックからなるセラミック基板であり、上記複数の発光素子がダイボンディングされている基板と、上記基板上に環状に設けられた樹脂製枠と、上記樹脂製枠で囲まれた部分をn個(2≦n)の区域に仕切るように上記基板上に設けられた樹脂製隔壁と、上記各区域にそれぞれ形成された、少なくとも1つの発光素子を含む発光部と、上記各発光部に電源をそれぞれ供給するためのアノード電極およびカソード電極とを備え、上記各発光部のうち少なくとも2つの発光部は、互いに異なる色を少なくとも1色発光し、上記アノード電極は、上記基板上の上記樹脂製枠外においてk個(2≦k≦n)設けられ、当該各アノード電極は、アノード電極間で重複しないように、上記各発光部のうち1つまたは複数の発光部に電気的に接続されており、上記樹脂製枠および上記樹脂製隔壁は、光反射性または光遮光性を有しており、1つの上記発光部につき、上記発光素子の発光色が1種類であり、上記発光素子を覆うように区域内に充填された、蛍光体を含有する樹脂からなる蛍光体含有樹脂層を備える各発光部は、1つの当該発光部につき、上記蛍光体の種類が1種類であることを特徴としている。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。