JP2015076527A - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数色の蛍光体を備える発光装置において、青色や緑色などの短波長側の蛍光は長波長側の蛍光体に再吸収されやすく光の取出し効率が低下する。これを改良したＬＥＤ発光装置を提供する。
【解決手段】複数色の発光部は、ＬＥＤ素子１と蛍光体層１７、１９とからなり、蛍光体層１７、１９は、ＬＥＤ素子１からの発光を励起光として吸収し波長を変換する蛍光体１２、１４を含有する樹脂からなり、複数色の発光部のうち、長波長側の蛍光体層１９を有する発光部は光学膜層３４を備え、光学膜層３４は誘電体多層膜からなり、短波長側の蛍光Ｇを選択反射するようにした。これにより、発光部の配置が自由で、蛍光Ｇが再吸収されることを抑制でき、高光度が得られると共に演色性に優れた白色光を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明用等に用いられるＬＥＤ発光装置に関し、特に光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置に関する。

近年、省電力、高効率、及び長寿命という特徴を持つ白色ＬＥＤ発光装置が従来の白熱灯や蛍光灯のような従来型光源に置き換わり急速に普及し始めている。この白色ＬＥＤ発光装置として、青色ＬＥＤに黄色蛍光体を組み合わせて混色して白色系の発光を得るものが多く市販されているが、緑色成分及び赤色成分のスペクトルが少ないため演色性が低いという課題が有り、この課題を解決するための提案がなされている。

この演色性の改善を図るために、例えば、特許文献１が提案されている。特許文献１は、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを用いて、黄色蛍光体または赤色蛍光体を組み合わせた発光装置である。これにより、青、緑、黄、赤色の混光がなされ演色性に富んだ白色光が得られる。

また、演色性の改善と発光効率の改善を図ったものとして、例えば特許文献２が提案されている。特許文献２は、基板上に、隔壁を設けて２つの実装領域を形成し、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを用いて、黄色蛍光体または赤色蛍光体を組み合わせた発光装置である。これにより、青、緑、黄、赤色の混光がなされ演色性が改善された白色光を得、また発光効率を改善できる。

また、紫外ＬＥＤを用いて演色性の改善を図ったものとして、例えば特許文献３が提案されている。特許文献３は、紫外ＬＥＤを、反射枠体を設けた基板上に配置し、黄色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体が分散混入された封止樹脂にて充填封止した構成の発光装置である。これにより、青、緑、黄、赤色の混光がなされ演色性に優れた白色光を得ることができる。

特開２００６−２４５４４３号公報 （図１〜図４） 特開２０１２−１４２４２９号公報 （図２） 特開２００４−１２７９８８号公報 （図１）

ところで、複数の種類（色）の蛍光体が封止樹脂内に混在している場合、または、ＬＥＤ素子が色の異なる蛍光体層に被覆された発光部が隣接している場合、青や緑などの短波長側の蛍光は長波長側の発光を担う蛍光体によって再吸収されやすく、発光装置から蛍光を効率よく取出すことが出来ないという問題がある。この問題は、発光効率の低下や、各発光色のバランス低下による演色性を劣化させる原因となる。

ここで、従来の技術について構成と課題について説明を行う。
特許文献１に示した従来技術は図１５を用い、特許文献２に示した従来技術は図１６を用い、また、特許文献３に示した従来技術は図１７を用い、それぞれについて説明する。尚、これらの図は、従来技術を説明しやすいように描き直したものであり、また発明の主旨を外さない範囲で部品名称を本願に合わせている。

まず、図１５を用いて、特許文献１の従来技術について説明する。
図１５（ａ）は、基板５上に黄色蛍光体１３と赤色蛍光体１４とが分散混入された封止樹脂によって青色ＬＥＤ１と緑色ＬＥＤ２とを一体に被覆した発光部２６を有する発光装置１００である。また、（ｂ）は、黄色蛍光体１３が分散混入した黄色蛍光体層１８によって青色ＬＥＤ１を被覆した青・黄発光部２１と、赤色蛍光体１４が分散混入した赤色蛍光体層１９によって緑色ＬＥＤ２を被覆した緑・赤発光部２５とを隣接配置した発光装置１１０である。また、（ｃ）は、青・黄発光部２１と緑・赤発光部２５とを間隔をあけて配置した発光装置１２０である。また、（ｄ）は青・黄発光部２１と緑・赤発光部２５とを隔壁８を介して配置したＬＥＤ発光装置１３０である。これらはいずれも青、緑、黄、赤（以下、Ｂ・Ｇ・Ｙ・Ｒと呼ぶ）の混色により演色性に富んだ白色光を得られる。ここで、実線の矢印Ｂ、ＧはＬＥＤ光を示し、破線の矢印Ｙ、Ｒは蛍光を示し以下の説明でも同様である。

しかしながら、発光装置１００は、赤黄色蛍光体１３と赤色蛍光体１４が混在する封止樹脂４内で発光する黄色の蛍光Ｙの一部は赤色蛍光体１４で再吸収される。また、発光装置１１０は、青・黄発光部２１から発光する黄色の蛍光Ｙの一部は隣接する緑・赤発光部２５の赤色蛍光体層１９で再吸収される。また、発光装置１２０は、青・黄発光部２１から発光する黄色の蛍光Ｙの一部は間隔をあけて配置された緑・赤発光部２５の赤色蛍光体層１９で再吸収される。一方、発光装置１３０は、隔壁８が設けられているので、青・黄発光部２１から発光する黄色の蛍光Ｙの一部は隔壁８によって反射され、緑・赤発光部２５の赤色蛍光体層１９に再吸収されることはない。つまり、黄色の蛍光Ｙが赤色蛍光体層１９で再吸収されないためには隔壁が必要である。

次に、図１６を用いて特許文献２の従来技術について説明する。図１６（ａ）は発光装置２００の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）、（ｂ）を参照して、発光装置２００は、基板５上に略同心状に２つのリング状の隔壁８により２つの実装領域３１、３２を設けている。外側の実装領域３１には、青色ＬＥＤ１と緑色ＬＥＤ２をそれぞれ複数配置し黄色蛍光体１３が分散混入した黄色蛍光体層１８によって被覆し、青・緑・黄発光部２４としている。また、中心側の実装領域３２には、青色ＬＥＤ１を複数配置し赤色蛍光体１４が分散混入した赤色蛍光体層１９によって被覆し、青・赤発光部２２としている。これにより、２つの領域からの発光が混光してＢ・Ｇ・Ｙ・Ｒが混色し演色性に優れた白色光を得る構成となっている。また、２つの領域は隔壁８によって分離されているので、外側の領域で発光される黄色の蛍光Ｙは中心側を被覆している赤色蛍光体層１９に再吸収されることは無い。しかしながら、二つの隔壁を形成する工程は複雑であり工数が増加しコスト高になる。また、隔壁で形成される領域によって配置する発光部の種類と数量が限定されるので発光部の配置の自由度が少ない。

次に、図１７を用いて特許文献３の従来技術について説明する。図１７において、発光装置３００は、基板部５に近紫外ＬＥＤ素子３が配置されている。また、基板部５上に設けられた反射枠体７の内部に、青色蛍光体１１、緑色蛍光体１２、黄色蛍光体１３、赤色蛍光体１４が分散混入した封止樹脂４によって充填封止されている。これにより、近紫外ＬＥＤ素子３から発光される近紫外光は各蛍光体を励起してＢ・Ｇ・Ｙ・Ｒの蛍光を発光する。各色が混光することにより、演色性が向上した白色光を得られるようになっている。しかしながら、封止樹脂内に混在している各色蛍光体粒子間に隔壁を設けることはできないので、Ｂ・Ｇ・Ｙの蛍光の一部は赤色の蛍光体１４に再吸収されやすい。

（発明の目的）
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、
複数色の発光部を備え、隔壁を設けずに蛍光の再吸収を抑制する手段を備え、また、発光部を自由に配置でき、光の取出し効率が高く、且つ演色性に優れた白色光を得ることができるＬＥＤ発光装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明におけるＬＥＤ発光装置の構成は下記の通りである。
基板部と、基板部上に配置された複数色の発光部と、複数色の発光部を被覆する封止部とからなるＬＥＤ発光装置において、
複数色の発光部は、ＬＥＤ素子と蛍光体層とからなり、
蛍光体層は、ＬＥＤ素子からの発光を励起光として吸収し波長を変換する蛍光体を含有する樹脂からなり、
複数色の発光部のうち、長波長側の蛍光体層を有する発光部は光学膜層を備え、光学膜層は誘電体多層膜からなり、短波長側の蛍光を選択反射することを特徴とする。

これにより、長波長側の蛍光体層を備える発光部は、誘電体多層膜からなる光学膜層を設け短波長側の蛍光を選択反射するようにしたので、長波長側の発光を担う蛍光体層で短波長側の蛍光を再吸収することを抑制できる。

複数色の発光部は、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体層からなる青・緑発光部と、青色ＬＥＤ素子と赤色蛍光体層からなる青・赤発光部と、により構成され、青・赤発光部は、緑色の蛍光を選択反射する特性の光学膜層を備えるとよい。
これにより、青・緑発光部と青・赤発光部により構成された発光装置において、青・赤発光部の蛍光体層で緑色光を再吸収することを抑制できる。

複数色の発光部は、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体層からなる青・黄発光部と、青・赤発光部と、により構成され、青・赤発光部は、黄色光を選択反射する特性の光学膜層を備えるとよい。
これにより、青・黄発光部と青・赤発光部により構成された発光装置において、青・赤発光部の蛍光体層で黄色光を再吸収することを抑制できる。

複数色の発光部は、青・黄発光部と、青・緑発光部と、青・赤発光部と、により構成され、青・赤発光部は、緑色光及び黄色光を選択反射する特性の光学膜層を備えるとよい。
これにより、青・黄発光部と、青・緑発光部と、青・赤発光部により構成された発光装置において、青・赤発光部の蛍光体層で緑色光及び黄色光を再吸収することを抑制できる。

複数色の発光部は、近紫外ＬＥＤ素子と緑色蛍光体層からなる近紫外・緑発光部と、近紫外ＬＥＤ素子と赤色蛍光体層からなる近紫外・赤発光部と、近紫外ＬＥＤ素子と青色光蛍光体層からなる近紫外・青発光部と、により構成され、近紫外・赤発光部は、青色光及び緑色光を選択反射する特性の光学膜層を備えるとよい。
これにより、近紫外・緑発光部と近紫外・赤発光部と近紫外・赤発光部とにより構成される発光装置において、近紫外・赤発光部の蛍光体層で青色光及び緑色光を再吸収することを抑制できる。

複数色の発光部は、青・黄発光部と、近紫外・緑発光部と、近紫外・赤発光部と、近紫外・青発光部と、により構成され、近紫外・赤発光部は、青色光と緑色光と黄色光を選択反射する特性の光学膜層を備えるとよい。
これにより、青・黄発光部と近紫外・緑発光部と近紫外・赤発光部と近紫外・青発光部とにより構成された発光装置において、近紫外・赤発光部の蛍光体層で青色光と緑色光と黄色光を再吸収することを抑制できる。

基板部上に、複数色の発光部が複数実装されているとよい。これにより、複数色の発光部をそれぞれ複数個配置して光度と演色性を容易に調整できる。

基板部の上面に反射性枠体を設け、複数色の発光部は、反射性枠体の内部に配置され、封止部により封止されているとよい。

本発明の構成によれば、複数色の発光部のうちで、最も長波長側の発光を担う赤色蛍光体層を備える発光部に光学膜層を設け、光学膜層には短波長側の蛍光を反射する特性を持たせたので、短波長側の蛍光が赤色蛍光体層に再吸収されることを抑制できる。また、隔壁がないので、複数色の発光部は、その数量と配置を自由に設定できる。これにより、蛍光の再吸収を抑制して高光度が得られるとともに演色性に優れた白色光を得ることができるＬＥＤ発光装置を提供することができる。

実施例１の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０の断面図である。 実施例１の第２の実施形態のＬＥＤ発光装置５５の断面図である。 実施例１の第３の実施形態のＬＥＤ発光装置６０の断面図である。 実施例１の第４の実施形態のＬＥＤ発光装置６５の断面図である。 実施例１の第５の実施形態のＬＥＤ発光装置７０の断面図である。 実施例２の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置７５の断面図である。 実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置８０の断面図である。 実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ発光装置８５の断面図である。 光学膜層の膜層構成の原理図である。 光学膜層の反射特性を示す図（緑色光反射）である。 光学膜層の反射特性を示す図（黄色光反射）である。 光学膜層の反射特性を示す図（緑・黄色光反射）である。 光学膜層の反射特性を示す図（青・緑色光反射）である。 光学膜層の反射特性を示す図（青・緑・黄色光反射）である。 従来のＬＥＤ発光装置１００、１１０、１２０、１３０を示す断面図である。 従来のＬＥＤ発光装置２００を示す断面図である。 従来のＬＥＤ発光装置３００を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の思想を具体化するためのＬＥＤ発光装置を例示するものであって、本発明は以下の構成に特定しない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係、光路等は説明を明確にするために誇張していることがあり、特に、ＬＥＤの発光や、蛍光体における励起光（蛍光）については矢印などで簡略化して説明している。また、以下の説明においては同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。

〔各実施例の特徴〕
本発明のＬＥＤ発光装置は、複数色の発光部からなり、その光度と演色性の改良に関するものである。本発明による改良された発光部の構成によれば、短波長側の発光部で発光された蛍光を隣接する長波長側の発光部の蛍光体層で再吸収されることを抑制できる。ここで、実施例１は、青色ＬＥＤを用いた発光部の構成の改良に関するものであり、実施例２は、近紫外ＬＥＤを用いた発光部の構成の改良に関するものであり、実施例３は、青色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤを用いた発光部を組合せた構成の改良に関するものである。以下、実施例１は図１〜図５及び図１０〜図１２を用い、実施例２は図６及び図１３を用い、実施例３は図７、図８及び図１３を用いて説明する。

以下、本発明に係る実施例１の青色ＬＥＤを用いた発光装置について説明する。ここで、実施例１には５つの実施形態があり、第１、第２、第３、第４、第５の実施形態をそれぞれ、図１、図２、図３、図４、図５に示す。また、各実施形態の発光部に設ける光学膜層の選択反射の原理図を図９に示す。また、各実施形態における発光スペクトルと光学膜層の反射特性を図１０、図１１、図１２に示す。

［実施例１の第１の実施形態の説明：図１、図９、図１０］
まず、図１、図９、図１０を用いて実施例１の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０について説明する。図１は、ＬＥＤ発光装置５０の断面図を示し、図９は光学膜層３４の選択反射の原理図を示す。また、図１０はＬＥＤ発光装置５０の発光スペクトルと光学膜層の反射特性を示す。

［構成の説明：図１］
図１において、ＬＥＤ発光装置５０は、青・緑発光部２１と、青・赤発光部２２と、各発光部を実装した基板部５と、各発光部を基板部５上に封止する透光性の封止部４とから構成されている。尚、青・緑発光部２１は、青色ＬＥＤ素子１（青色系のＬＥＤ素子）とそれを被覆する緑色蛍光体層１７とからなり、緑色蛍光体層１７は、緑色蛍光体１２を分散混入した樹脂から構成されている。また、青・赤発光部２２は、青色ＬＥＤ素子１とそれを被覆する赤色蛍光体層１９とからなり、赤色蛍光体層１９は赤色蛍光体１４を分散混入した樹脂から構成されている。また、青・赤発光部２２は、赤色蛍光体層１９の外側を光学膜層３４で被覆されている。

上記青色ＬＥＤ素子１は、例えば発光波長帯域が４３０〜４９０ｎｍであり、高効率の青色発光ダイオード素子である。また、青色ＬＥＤ素子１は一方の面に電極が設けられており、電極には例えば金バンプ（図示略）が形成されていて、基板部５に設けられた配線電極（図示略）にフリップチップ実装により接合される。このような実装方法を用いることによって、複数色の発光部を高密度に、しかも自由に配置することができる。尚、実装方法は、フリップチップ実装による方法に限らず、ワイヤー接続による実装方法としてもよく、適宜、発光装置の構成に合わせた接続手段を採用することができる。

また、上記基板部５は、少なくともＬＥＤ素子１の電極と接続される配線パターンと、外部との接続用配線パターン（図示略）が形成されたものであって、基板の材質としては例えば、放熱性の良いアルミナなどのセラミックスが好ましく、ＬＥＤ素子からの発光、または、蛍光体からの蛍光を光の取出し方向へ有効に反射できるように少なくともその表面が高反射材料で構成されることが好ましい。尚、用途に応じてガラスエポキシ基板、ＢＴレジン基板、メタルコア基板などを採用してもよい。

また、封止部４は透光性の部材からなり、発光部からの発光を効率良く透過するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂などがある。また、封止部４は、基板部５上に配置された青・緑発光部２１及び青・赤発光部２２を封止して外力、塵芥、水分から保護し、また、各蛍光体層で発生する励起熱などを基板５側へ放熱する役割も有する。

［光学膜層の原理説明：図９］
次に、図９を用いて光学膜層３４の原理について説明する。図９は、例えば、青・赤発光部２２の表面近くの部分断面図を示し、蛍光体層１９の表面に誘電体多層膜からなる光学膜層３４が構成されている。光学膜層３４は、誘電体からなる１／４波長厚の低屈折率材料膜３４ａが蛍光体の表面にコーティングされ、さらにその上に誘電体からなる１／４波長厚の高屈折率材料膜３４ｂがコーティングされている。この２つの膜層をペアとして複数積層することにより、入射光に対して各膜層の境界面からの反射波面が相加的に重なって得られる高効率のリフレクタ（反射板）を得ることができる。

また、この高効率のリフレクタは、屈折率の低い誘電体膜層３４ａと屈折率の高い誘電体膜層３４ｂとの屈折率比を変化させたり、膜層のペア数を変化させたりすることにより、波長範囲を限定した反射特性を有する光学膜層３４を構成することができる。つまり、光学膜層３４は特定の波長域の光のみを選択反射させることができる。

尚、これらの誘電体からなる光学膜層３４は、真空蒸着やスパッタリングなどの方法により形成することが可能であり、所定の誘電体材料を用いて屈折率や膜層数を構成することにより所定の光学特性を得ることができる。また、光学膜層の形状はマスキング技術を用いて発光部の形態に合わせて作成することができる。尚、光学膜層の原理については、後述する他の実施形態についても共通であるので、以下の実施形態の説明では省略する。

［発光スペクトル及び反射特性の説明：図１０］
次に、図１０を用いて、ＬＥＤ発光装置５０の発光スペクトルｓ５０と反射特性ｒＧについて説明する。ここで、グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示し、左縦軸は光学膜層の反射率（％）を示し、右縦軸は発光スペクトルの相対発光強度を示す。図１０において、まず、発光スペクトルｓ５０（破線で示す）は、青色光Ｂ（ピーク波長は約４５０ｎｍ）と、緑色光Ｇ（ピーク波長は約５３０ｎｍ）と、赤色光Ｒ（ピーク波長は約６７０ｎｍ）の３つのピーク波長を有する。次に、光学膜層３４の反射特性ｒＧ（実線で示す）は、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの間の波長域の光に対して高い反射率を有し選択反射が可能な光学特性になっている。この選択反射を行う波長域は略緑色光の波長域である。尚、グラフの見方の説明は後述する他の実施形態においても同様であり以下の説明では省略する。

ここで、発光スペクトルｓ５０において、青色光Ｂは、２つの発光部の青色ＬＥＤ１から発光されるＬＥＤ光であり、緑色光Ｇは、青・緑発光部２１の青色ＬＥＤ光Ｂによって緑色蛍光体１２が励起されて発光する緑色の蛍光であり、赤色光Ｒは、青・赤発光部２２の青色ＬＥＤ光Ｂによって赤色蛍光体１４が励起されて発光する赤色の蛍光である。

［発光動作の説明：図１、図１０］
次に、図１、図１０を用いてＬＥＤ発光装置５０の発光動作について説明する。図１において、基板部５上に青・緑発光部と２１と青・赤発光部２２が間隔をあけて配置されている。基板部に電圧が供給されると２つ発光部の青色ＬＥＤ１が発光する。まず、青・緑発光部２１では、青色のＬＥＤ光のうち緑色蛍光体層１７内で緑色蛍光体１２に遭遇しないものは封止部４を透過し、青色ＬＥＤ光Ｂとして空気中に放射される。一方、緑色蛍光体１２に遭遇したものは、緑色蛍光体１２を励起して緑色の蛍光Ｇとなり封止部４を透過し空気中に放射される。

また、青・赤発光部２２では、同様に、青色のＬＥＤ光のうち赤色蛍光体層１９内で赤色蛍光体１４に遭遇しないものは光学膜層３４及び封止部４を透過し、青色ＬＥＤ光Ｂとして空気中に放射される。一方、赤色蛍光体１４に遭遇したものは、赤色蛍光体１４を励起して赤色の蛍光Ｒとなり光学膜層３４及び封止部４を透過し空気中に放射される。ここで、図１０に示すように、青・赤発光部２２を被覆する光学膜層３４の反射特性ｒＧは、前述のように約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの緑色光の波長域のみ選択反射する特性を有するので、青色ＬＥＤ光Ｂと蛍光Ｒは光学膜層３４を透過することができる。

一方、青・緑発光部２１から発光される緑色の蛍光Ｇのうち青・赤発光部２２側に放射されたものは青・赤発光部２２の光学膜層３４に到達しても選択反射され、赤色蛍光体層１９に到達できない。これにより、青・赤発光部２２側に放射された緑色の蛍光Ｇは青・赤発光部２２の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。この結果、青・緑発光部２１から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと緑色の蛍光Ｇと、青・赤発光部２２から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと赤色の蛍光Ｒとが混光して、取出し効率が高く、且つ、演色性に優れた白色光を得ることができる。

［実施例１の第１の実施形態の効果］
以上説明した実施例１の第１の実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
［効果１］
基板部上に、青・緑発光部と青・赤発光部を配置したＬＥＤ発光装置において、青・赤発光部に緑色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、青・赤発光部の赤色蛍光体に緑色光が再吸収されることを防止できる。
［効果２］
基板部上に配置した複数の発光部を隔壁で遮蔽する必要がなく、各色の発光部を自由に配置することができる。
［効果３］
各色の発光部において、蛍光体層に分散混入する蛍光体濃度を調節できるので、各発光部の相互の発光色を制御でき、発光装置の演色性を容易に制御できる。
この結果、隔壁を設けなくても光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れた白色光を得られるＬＥＤ発光装置を提供することができる。

［実施例１の第２の実施形態の説明：図２、図１１］
次に、図２、図１１を用いて実施例１の第２の実施形態のＬＥＤ発光装置５５について説明する。図２は、ＬＥＤ発光装置５５の断面図を示し、図１１はＬＥＤ発光装置５５の発光スペクトルと光学膜層の反射特性を示す。ＬＥＤ発光装置５５が第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０と異なるところは、青・緑葉光部２１の代わりに青・黄発光部２３が配置されている点であり、基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

図２において、ＬＥＤ発光装置５５は、青・黄発光部２３と、青・赤発光部２２が間隔をあけて配置され、透光性の封止部４によって封止されている。まず、青・黄発光部２３では、青色のＬＥＤ光のうち黄色蛍光体層１８内の黄色蛍光体１３に遭遇しないものは封止部４を透過し、青色ＬＥＤ光Ｂとして空気中に放射される。また、黄色蛍光体１３に遭遇したものは、黄色蛍光体１３を励起して黄色の蛍光Ｙとなり封止部４を透過し空気中に放射される。次に、青・赤発光部２２では、同様に、青色ＬＥＤ光Ｂと、赤色の蛍光Ｒが光学膜層３４及び封止部４を透過し空気中に放射される。

ここで、図１１に示すように、発光スペクトルｓ５５は、青色ＬＥＤ光Ｂ、黄色の蛍光Ｙ、赤色の蛍光Ｒの３つのピークを有する。また、青・赤発光部２２を被覆する光学膜層３４の反射特性ｒＹは、発光スペクトルｓ５５における約５３０ｎｍ〜約６３０ｎｍの黄色光の波長域のみ選択反射する特性を有するので、青色ＬＥＤ光Ｂと赤色の蛍光Ｒは光学膜層３４を透過することができる。

一方、青・黄発光部２３の黄色の蛍光Ｙのうち青・赤発光部２２側に放射されたものは光学膜層３４で選択反射され、赤色蛍光体層１９内に到達できない。これにより、黄色の蛍光Ｙは青・赤発光部２２の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。この結果、青・黄発光部２３から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと黄色の蛍光Ｙと、青・赤発光部２２から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと赤色の蛍光Ｒとが混光して、光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れた白色光を得ることができる。

［実施例１の第２の実施形態の効果］
基板部上に、青・黄発光部と青・赤発光部を配置したＬＥＤ発光装置５５において、青・赤発光部に黄色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、青・赤発光部の赤色蛍光体に緑色光が再吸収されることを防止できる。この結果、隔壁を設けなくても光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れた白色光を得られるＬＥＤ発光装置を提供することができる。

［実施例１の第３の実施形態の説明：図３、図１２］
次に、図３、図１２を用いて実施例１の第３の実施形態のＬＥＤ発光装置６０について説明する。図３は、ＬＥＤ発光装置６０の断面図を示し、図１２はＬＥＤ発光装置６０の発光スペクトルと光学膜層の反射特性を示す。ＬＥＤ発光装置６０が第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０と異なるところは、青・緑発光部２１と、青・赤発光部２２と、青・黄発光部２３を配置している点であり、基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

図３において、ＬＥＤ発光装置６０は、青・緑発光部２１と、青・赤発光部２２と、青・黄発光部２３とが間隔をあけて配置され、透光性の封止部４によって封止されている。まず、青・緑発光部２１では、前述と同様に青色ＬＥＤ光Ｂと緑色の蛍光Ｇが封止部４を透過し空気中に放射される。また、青・赤発光部２２では、同様に、青色ＬＥＤ光Ｂと、赤色の蛍光Ｒが光学膜層３４及び封止部４を透過し空気中に放射される。また、青・黄発光部２３では、同様に青色ＬＥＤ光Ｂと、黄色の蛍光Ｙが封止部４を透過し空気中に放射される。

ここで、図１２に示すように、発光スペクトルｓ６０は、青色ＬＥＤ光Ｂ、緑色の蛍光Ｇ、黄色の蛍光Ｙ、赤色の蛍光Ｒ、の４つのピーク波長を有する。また、青・赤発光部２２を被覆する光学膜層３４の反射特性ｒＧＹは、発光スペクトルｓ６０における約５００ｎｍ〜約６３０ｎｍの緑〜黄色光の波長域を選択反射する特性を有するので、青色ＬＥＤ光Ｂと赤色の蛍光Ｒは光学膜層３４を透過することができる。

一方、青・緑発光部２１の緑色の蛍光Ｇのうち青・赤発光部２２側に放射されたものは光学膜層３４で選択反射される。また、青・黄発光部２３の黄色の蛍光Ｙのうち青・赤発光部２２側に放射されたものは光学膜層３４で選択反射される。これにより、緑色の蛍光Ｇと黄色の蛍光Ｙは青・赤発光部２２の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。この結果、青・緑発光部２１から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと緑色の蛍光Ｇと、青・赤発光部２２から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと赤色の蛍光Ｒと、青・黄発光部２３から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと黄色の蛍光Ｙとが混光して演色性が高い白色光を得ることができる。

［実施例１の第３の実施形態の効果］
基板部上に、青・緑発光部と、青・赤発光部と、青・黄発光部とを配置したＬＥＤ発光装置６０において、青・赤発光部に緑色光及び黄色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、青・赤発光部の赤色蛍光体に緑、黄色光が再吸収されることを防止できる。この結果、光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。

〔実施例１の第４の実施形態の説明：図４〕
次に、図４を用いて実施例１の第４の実施形態のＬＥＤ発光装置６５について説明する。図４は、ＬＥＤ発光装置６５の断面図を示す。ＬＥＤ発光装置６５が第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０と異なるところは、青・緑葉光部２１と、青・赤発光部２２において、の蛍光体層の形状が異なりＬＥＤ素子１の上面のみを被覆し、また、青・赤発光部２２の赤色蛍光体層１９を被覆する光学膜層３４の形状が赤色蛍光体層１９のみを被覆している点である。基本的な構成及び動作及び発光スペクトルと光学膜層の反射特性は第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

本実施形態は、第１の実施形態のＬＥＤ発光装置５０の変形例であり、青・緑葉光部２１と、青・赤発光部２２を被覆する蛍光体層の形状が簡単で、また、青・赤発光部２２に設ける光学膜層３４の被覆面積を小さくできる。これにより、製造方法が容易で低コストにでき、光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。

［実施例１の第５の実施形態の説明：図５］
次に、図５を用いて実施例１の第５の実施形態のＬＥＤ発光装置７０について説明する。図５は、ＬＥＤ発光装置７０の断面図を示す。ＬＥＤ発光装置７０が第４の実施形態のＬＥＤ発光装置６５と異なるところは、青・赤発光部２２の赤色蛍光体層１９を被覆する光学膜層３４が赤色蛍光体層１９の上面のみを被覆しており、また、青・赤発光部２２を基板部５に設けた凹部５ａ内に配置している点である。基本的な構成及び動作及び発光スペクトルと光学膜層の反射特性は第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、青・赤発光部２２に設ける光学膜層３４は上面のみを被覆するようにして被覆面積を小さくできる利点がある。一方、赤色蛍光体層１９の側面は光学膜層３４で被覆されないので青・赤発光部２２を凹部５ａ内に配置することにより、隣の青・緑発光部２１からの緑色の蛍光Ｇが赤色蛍光体層１９に到達できないようにすることができる。本実施形態では、凹部を設けることで各色の発光部の配置の自由度は失われるものの、光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。尚、凹部による遮蔽効果は、基板部５の上面において、発光部間に隔壁を設けても同様の効果が得られるので隔壁を採用してもよい。

［実施例２の第１の実施形態の説明：図６、図１３］
次に、図６、図１３を用いて実施例２の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置７５について説明する。図６は、ＬＥＤ発光装置７５の断面図を示し、図１３はＬＥＤ発光装置７５の発光スペクトルと光学膜層の反射特性を示す。ＬＥＤ発光装置７５が実施例１の第１の実施形態と異なるところは、近紫外ＬＥＤ素子２を用いて、近紫外・青発光部２７、近紫外・緑発光部２８、近紫外・赤発光部２９の３つの発光部を基板５上に配置し、また、近紫外・赤発光部２９を光学膜層３４で被覆している点である。基本的な構成及び動作は第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

図６において、ＬＥＤ発光装置７５は、近紫外・緑発光部２８と、近紫外・赤発光部２９と、近紫外・青発光部２７とが間隔をあけて配置され、透光性の封止部４によって封止されている。まず、近紫外・緑発光部２８では、近紫外光と緑色の蛍光Ｇが封止部４を透過し空気中に放射される。また、近紫外・赤発光部２９では、同様に近紫外光と赤色の蛍光Ｒが光学膜層３４及び封止部４を透過し空気中に放射される。また、近紫外・青発光部２７では、同様に近紫外光と青色の蛍光Ｂが封止部４を透過し空気中に放射される。

ここで、図１３に示すように、近紫外ＬＥＤ素子２は、例えば発光波長帯域が３８０〜４２０ｎｍであり、高効率の近紫外発光ダイオード素子である。また、ＬＥＤ発光装置７５の発光スペクトルｓ７５は、近紫外光（ピーク波長は約４００ｎｍ）と、青色光Ｂ（ピーク波長は約４６０ｎｍ）と、緑色光Ｇ（ピーク波長は約５５０ｎｍ）と、赤色光Ｒ（ピーク波長は約６５０ｎｍ）の４つのピーク波長を有する。また、近紫外・赤発光部２９を被覆する光学膜層３４の反射特性ｒＢＧは、発光スペクトルｓ７５の約４４０ｎｍ〜約５８０ｎｍの青〜緑色光の波長域のみを選択反射する特性を有するので、近紫外光と蛍光Ｒは透過することができる。

一方、近紫外・緑発光部２８の緑色の蛍光Ｇのうち近紫外・赤発光部２９側に放射されたものは光学膜層３４で選択反射される。また、近紫外・青発光部２７の青色の蛍光Ｂのうち近紫外・赤発光部２９側に放射されたものは光学膜層３４で選択反射される。これにより、緑色の蛍光Ｇと青色の蛍光Ｂは近紫外・赤発光部２９の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。この結果、近紫外・緑発光部２８から発光される緑色の蛍光Ｇと、近紫外・赤発光部２９から発光される赤色の蛍光Ｒと、近紫外・青発光部２７から発光される青色の蛍光Ｂとが混光して、演色性が高い白色光を得ることができる。

［実施例２の第１の実施形態の効果］
基板部上に、近紫外・緑発光部と、近紫外・赤発光部と、近紫外・青発光とを配置したＬＥＤ発光装置において、近紫外・赤発光部に青色光及び緑色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、近紫外・赤発光部の赤色蛍光体に青色光及び緑色光が再吸収されることを防止できる。この結果、光の取出し効率が高く、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。

［実施例３の第１の実施形態の説明：図７、図１４］
次に、図７、図１４を用いて実施例３の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置８０について説明する。図７は、ＬＥＤ発光装置８０の断面図を示し、図１４はＬＥＤ発光装置８０の発光スペクトルと光学膜層の反射特性を示す。ＬＥＤ発光装置８０が実施例２の第１の実施形態のＬＥＤ発光装置７５と異なるところは、基板部５上に反射性枠体７を備え、内部に近紫外ＬＥＤを用いた近紫外・青発光部２７、近紫外・緑発光部２８、近紫外・赤発光部２９の３つの発光部を配置し、さらに、青色ＬＥＤを用いた青・黄発光部２３を２つ追加配置した点である。また、近紫外・赤発光部２９は光学膜層３４で被覆している。基本的な構成及び動作は実施例２の第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

図７において、ＬＥＤ発光装置８０は、近紫外・緑発光部２８と、近紫外・赤発光部２９と、近紫外・青発光部２７とが間隔をあけて配置されている。また、その両側には青・黄発光部２３がそれぞれ配置されている。これにより、実施例２の第１の実施形態に加えて、青色ＬＥＤ光Ｂと黄色の蛍光Ｙが封止部４を透過し空気中に放射される。

ここで、図１４に示すように、発光スペクトルｓ８０は、近紫外光、青色の蛍光Ｂ、緑色の蛍光Ｇ、黄色の蛍光Ｙ、赤色の蛍光Ｒの５つのピーク波長を有する。また、近紫外・赤発光部２９を被覆する光学膜層３４の反射特性ｒＢＧＹは、発光スペクトルｓ８０の約４４０ｎｍ〜約６２０ｎｍの青〜黄色光の波長域を選択反射する特性を有するので、近紫外光と蛍光Ｒは透過することができる。

一方、近紫外・赤発光部２９以外の発光部から近紫外・赤発光部２９側に放射される青色の蛍光Ｂ、緑色の蛍光Ｇ、黄色の蛍光Ｙは光学膜層３４で選択反射される。これにより、青色の蛍光Ｂ、緑色の蛍光Ｇ、黄色の蛍光Ｙは近紫外・赤発光部２９の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。この結果、近紫外・緑発光部２８から発光される緑色の蛍光Ｇと、近紫外・赤発光部２９から発光される赤色の蛍光Ｒと、近紫外・青発光部２７から発光される青色の蛍光Ｂに加えて、２つの青・黄発光部２３から発光される青色ＬＥＤ光Ｂと黄色の蛍光Ｙが混光して高光度で演色性が高い白色光を得ることができる。

［実施例３の第１の実施形態の効果］
基板部上に、近紫外ＬＥＤを用いた青、緑、赤発光部と、青色ＬＥＤを用いた青・黄発光部を複数配置したＬＥＤ発光装置において、近紫外・赤発光部に青色光及び緑色光及び黄色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、近紫外・赤発光部の赤色蛍光体に青色光及び緑色光及び黄色光が再吸収されることを防止できる。また、青・黄発光部を複数追加することによって光度を高めることができる。この結果、光の取出し効率が高く、光度調節が容易で、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。また、反射性枠体７を備えることにより、放射方向に向けて指向性を高めることができる。尚、近紫外ＬＥＤを用いた発光部と青色ＬＥＤを用いた発光部は、必要とする光度と演色性によって数量を調節してもよい。

［実施例３の第２の実施形態の説明：図８］
次に、図８を用いて実施例３の第２の実施形態のＬＥＤ発光装置８５について説明する。図８は、ＬＥＤ発光装置８５の断面図を示す。ＬＥＤ発光装置８５が実施例１の第３の実施形態のＬＥＤ発光装置６０と異なるところは、基板部５上に反射性枠体７を備え、内部に青色ＬＥＤを用いた青・緑発光部２１、青・赤発光部２２、青・黄発光部２３に加えて、青・黄発光部２３を１つ追加配置した点である。基本的な構成及び動作は実施例１の第１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号または同一符号を付し、重複する説明は一部省略する。

図８において、本実施形態は、実施例１の第３の実施形態の変形例であり、青・緑葉光部２１と、青・赤発光部２２と、青・黄発光部２３を配置し、さらに青・黄発光部２３を１つ追加配置したものである。追加する青・黄発光部２３で光度を補い、青・緑発光部２１と青・赤発光部２２で演色性を確保できる利点がある。

ここで、青・緑発光部２１では、前述と同様に青色ＬＥＤ光Ｂと緑色の蛍光Ｇが封止部４を透過し空気中に放射される。また、青・赤発光部２２では、同様に、青色ＬＥＤ光Ｂと、赤色の蛍光Ｒが光学膜層３４及び封止部４を透過し空気中に放射される。また、両側に配置した青・黄発光部２３では、同様に青色ＬＥＤ光Ｂと黄色の蛍光Ｙが封止部４を透過し空気中に放射される。また、ＬＥＤ発光装置８５の発光スペクトルと光学膜層の反射特性は、実施例１の第３の実施形態のＬＥＤ発光装置６０と同様である（図１２参照）。この結果、緑色の蛍光Ｇと黄色の蛍光Ｙが青・赤発光部２２の赤色蛍光体１４に再吸収されないので取出し効率が低下することはない。

［実施例３の第２の実施形態の効果］
基板部上に、青色ＬＥＤを用いた青・緑発光部と、青・赤発光部とを配置し、さらに青・黄発光部を複数配置したＬＥＤ発光装置において、青・赤発光部に緑色光及び黄色光を選択反射する光学膜層を備えることにより、青・赤発光部の赤色蛍光体に緑色光及び黄色光が再吸収されることを防止できる。また、青・黄発光部を複数追加配置することによって光度を高めることができる。この結果、光の取出し効率が高く、光度調節が容易で、且つ、演色性に優れたＬＥＤ発光装置を提供することができる。尚、各色発光部は、必要とする光度と演色性によって数量を調節してもよい。また、反射性枠体７を備えることにより、放射方向に向けて指向性を高めることができる。

１ 青色ＬＥＤ（素子）
２ 緑色ＬＥＤ（素子）
３ 近紫外ＬＥＤ（素子）
４ 封止部
５ 基板（基板部）
７ 反射性枠体
８ 隔壁（隔壁部）
１１ 青色蛍光体
１２ 緑色蛍光体
１３ 黄色蛍光体
１４ 赤色蛍光体
１６ 青色蛍光体層
１７ 緑色蛍光体層
１８ 黄色蛍光体層
１９ 赤色蛍光体層
２１ 青・緑発光部
２２ 青・赤発光部
２３ 青・黄発光部
２４ 青・緑・黄発光部（従来例）
２５ 緑・赤発光部（従来例）
２６ 青・緑・黄・赤発光部（従来例）
２７ 近紫外・青発光部
２８ 近紫外・緑発光部
２９ 近紫外・赤発光部
３１、３２ 実装領域
３４、３４ａ、３４ｂ 光学膜層（誘電体多層膜）
５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５ 発光装置（ＬＥＤ発光装置）
１００、１１０、１２０、１３０、２００、３００ 従来例の発光装置

Claims (8)

1. 基板部と、前記基板部上に配置された複数色の発光部と、前記複数色の発光部を被覆する封止部とからなるＬＥＤ発光装置において、
   前記複数色の発光部は、ＬＥＤ素子と蛍光体層とからなり、
   前記蛍光体層は、前記ＬＥＤ素子からの発光を励起光として吸収し波長を変換する蛍光体を含有する樹脂からなり、
   前記複数色の発光部のうち、長波長側の蛍光体層を有する発光部は、光学膜層を備え、前記光学膜層は誘電体多層膜からなり、短波長側の蛍光を選択反射することを特徴とするＬＥＤ発光装置。
2. 前記複数色の発光部は、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体層からなる青・緑発光部と、前記青色ＬＥＤ素子と赤色蛍光体層からなる青・赤発光部と、により構成され、前記青・赤発光部は、緑色光を選択反射する特性の前記光学膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記複数色の発光部は、前記青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体層からなる青・黄発光部と、前記青・赤発光部と、により構成され、前記青・赤発光部は、黄色光を選択反射する特性の前記光学膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 前記複数色の発光部は、前記青・黄発光部と、前記青・緑発光部と、前記青・赤発光部と、により構成され、前記青・赤発光部は、緑色光及び黄色光を選択反射する特性の光学膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
5. 前記複数色の発光部は、近紫外ＬＥＤ素子と前記緑色蛍光体層からなる近紫外・緑発光部と、前記近紫外ＬＥＤ素子と前記赤色蛍光体層からなる近紫外・赤発光部と、前記近紫外ＬＥＤ素子と青色光蛍光体層からなる近紫外・青発光部と、により構成され、前記近紫外・赤発光部は、青色光及び緑色光を選択反射する特性の光学膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
6. 前記複数色の発光部は、前記青・黄発光部と、前記近紫外・緑発光部と、前記近紫外・赤発光部と、前記近紫外・青発光部と、により構成され、前記近紫外・赤発光部は、青色光と緑色光と黄色光を選択反射する特性の光学膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
7. 前記基板部上に、前記複数色の発光部が複数実装されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
8. 前記基板部の上面に反射性枠体を設け、前記複数色の発光部は、前記反射性枠体の内部に配置され、前記封止部により封止されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。

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