JP2015233048A

JP2015233048A - 発光装置

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Publication number: JP2015233048A
Application number: JP2014118665A
Authority: JP
Inventors: 恵一江高; Keiichi Etaka
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-24

Abstract

【課題】輝度に関して使用可能な発光素子を制限することなく、所望の色合いの光で発光させることが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は青色の波長域帯の光を出射する青色発光素子３と、青色の波長域帯とは異なる第１の波長域帯を含む光を出射する第１発光素子４と、第１の波長域帯を含む光で発光する第１蛍光体１１と、青色及び第１の波長域帯とは異なる第２の波長域帯を含む光で発光する第２蛍光体１２と、を備える。第１発光素子４及び第１蛍光体１１の発光色が赤色または緑色のうち赤色であり、第２蛍光体１２の発光色が赤色または緑色のうち緑色である。【選択図】図２

Description

本発明は発光装置に関する。

従来、異なる色の光を出射する複数の発光素子を用いた白色光で発光する発光装置が知られている。このような発光装置に係る従来技術が例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の発光装置（ＬＥＤランプ）は青色発光ＬＥＤ素子と、赤色発光ＬＥＤ素子と、青色と赤色との間の波長帯域で発光する蛍光体と、を備え、白色光で発光する。青色と赤色との間の波長帯域で発光する蛍光体としては、例えば黄色蛍光体や緑色蛍光体が用いられる。

特開２００４−８００４６号公報

しかしながら、赤色発光ＬＥＤ素子は個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合があり、上記従来の発光装置の白色光の色合いにもばらつきが生じる可能性がある。使用する赤色発光ＬＥＤ素子の輝度の範囲をある程度狭く設定すれば白色光の色合いのばらつきを抑制することができるが、使用可能な赤色発光ＬＥＤ素子が厳しく制限されて発光装置の製造効率が低下する虞がある。これに関しては、緑色発光ＬＥＤ素子でも同様のことが起こり得る。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、輝度に関して使用可能な発光素子を厳しく制限することなく、所望の色合いの範囲内でその色合いのばらつきをできるだけ小さくすることが可能な発光装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の発光装置は、青色の波長域帯の光を出射する青色発光素子と、青色の波長域帯とは異なる第１の波長域帯を含む光を出射する第１発光素子と、第１の波長域帯を含む光で発光する第１蛍光体と、青色及び第１の波長域帯とは異なる第２の波長域帯を含む光で発光する第２蛍光体と、を備え、第１発光素子及び第１蛍光体の発光色が赤色または緑色のうち一方であり、第２蛍光体の発光色が赤色または緑色のうち他方である。

この構成によれば、発光色が赤色または緑色である第１発光素子の個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合であっても、第１蛍光体でその輝度のばらつきが調整される。したがって、第１発光素子に係る発光装置において、所望の白色光の色合いの範囲内でその白色光の色合いのばらつきが抑制される。そして、使用可能な第１発光素子についての厳しい制限が解消されて発光装置の製造効率が向上する。

また、上記構成の発光装置において、第１発光素子及び第１蛍光体が生成する赤色光が６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅４０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

この構成によれば、例えば食肉用照明の発光装置として好適な特性が得られ、食肉が本来有する新鮮さが強調される。

また、上記構成の発光装置において、第１発光素子及び第１蛍光体が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅８０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

また、上記構成の発光装置において、第１発光素子及び第１蛍光体が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅５０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

この構成によれば、例えばバックライト用の発光装置として好適な特性が得られ、鮮明な画像、映像が提供される。

また、上記構成の発光装置において、国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．３３０≦ｘ≦０．３８０、且つ０．２９５≦ｙ≦０．３７０の領域内の色の光で発光する。

この構成によれば、例えば食肉用照明の発光装置として好適な特性を有する所望の色度の範囲内で白色光の色合いのばらつきが抑制される。

また、上記構成の発光装置において、国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．２３０≦ｘ≦０．３００、且つ０．２００≦ｙ≦０．２７０の領域内の色の光で発光する。

この構成によれば、例えばバックライト用の発光装置として好適な特性を有する所望の色度の範囲内で白色光の色合いのばらつきが抑制される。

本発明の構成によれば、輝度に関して使用可能な発光素子を厳しく制限することなく、所望の色合いの範囲内でその色合いのばらつきをできるだけ小さくすることが可能な発光装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の発光装置の斜視図である。本発明の第１実施形態の発光装置の断面図である。本発明の第１実施形態の発光装置の発光色を示すｘｙ色度図である。本発明の第１実施形態の発光装置の発光色を示すｘｙ色度図である。本発明の第１実施形態の発光装置の発光スペクトルを示す図である。本発明の第２実施形態の発光装置の発光スペクトルを示す図である。本発明の第２実施形態の発光装置の発光色を示すｘｙ色度図である。本発明の第２実施形態の発光装置の発光色を示すｘｙ色度図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づき説明する。

＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態の発光装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は発光装置の斜視図及び断面図である。なお、図１は後述する封止樹脂の描画を省略している。

発光装置１は、図１及び図２に示すように枠体２に搭載される青色発光素子３及び赤色の第１発光素子４を備える。青色発光素子３は青色の波長域帯の光を出射する。第１発光素子４は第１の波長域帯（赤色の波長域帯）を含む光を出射する。青色発光素子３及び第１発光素子４は例えば半導体を用いて形成されたＬＥＤチップからなる。

枠体２は外形が略直方体形状をなし、凹部５を備える。凹部５は枠体２の内部から図２における枠体２の上面方向に向かって広口となるように傾斜した側面を有し、枠体２の上面において開口となる。青色発光素子３（青色ＬＥＤ）及び第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）はこの凹部５の内底部に配置される。

青色発光素子３（青色ＬＥＤ）及び第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）が照射する光の一部は凹部５の傾斜した側面で反射される。発光装置１の光の取り出し効率を向上させるため、枠体２は反射率がより高い材料であることが望ましい。

枠体２の下部には基板６及び端子部７が敷設される。基板６及び端子部７は正負の電極として機能するように対をなして構成され、それらの間に形成された絶縁部２ａを隔てて互いに離隔する。基板６及び端子部７はいずれもそれらの一端部が凹部５の内底部に位置するように設けられる。

青色発光素子３（青色ＬＥＤ）及び第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）は基板６の上面に載置される。青色発光素子３（青色ＬＥＤ）及び第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）は基板６と端子部７との間でワイヤ８、９及び不図示のワイヤを用いて電気的に直列接続される。

青色発光素子３（青色ＬＥＤ）、第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）及びワイヤ８、９はそれらの周囲が封止樹脂１０によって覆われる。封止樹脂１０は枠体２の凹部５を満たすように凹部５に充填される。封止樹脂１０は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透光性の樹脂からなる。

封止樹脂１０には第１蛍光体１１及び第２蛍光体１２が混入され、分散される。第１蛍光体１１は赤色の波長域帯（第１の波長域帯）を含む光で発光する赤色蛍光体である。第２蛍光体１２は緑色の波長域帯（第２の波長域帯）を含む光で発光する緑色蛍光体である。なお、封止樹脂１０には第１蛍光体１１（赤色蛍光体）及び第２蛍光体１２（緑色蛍光体）のほか、例えば酸化アルミニウム、シリカなどの無機材料や、フッ素系樹脂などの有機材料からなる粒子状の拡散材を必要に応じて分散しても良い。

続いて、発光装置１の詳細な構成について、図３〜図５を用いて説明する。図３及び図４は発光装置１の発光色を示すｘｙ色度図であり、図５は発光装置１の発光スペクトルを示す図である。なお、図３は図４の詳細図である。

図３及び図４は国際照明委員会が定めるｘｙ色度図の一部を示している。ここで、赤色ＬＥＤからなる第１発光素子４は個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合がある。これにより、例えば図３の各点が示すように、赤色ＬＥＤの製品単位（ロット１、ロット２及びロット３）で、発光装置の発光色がばらつくことがある。

これに対して、本実施形態の発光装置１は図５に実線で示した発光スペクトルを有する。図５の横軸は光の波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光の相対強度を示す。発光装置１は第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）及び第１蛍光体１１（赤色蛍光体）が生成する赤色光が６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅４０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

ここで、図５に破線で示した発光スペクトルは、赤色光を得るために赤色ＬＥＤのみを使用し、赤色蛍光体を使用していない比較例の発光装置の発光スペクトルを表す。すなわち、比較例の発光装置は青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ及び緑色蛍光体を使用している。

本実施形態の発光装置１では、第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）の個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合であっても、第１蛍光体１１（赤色蛍光体）でその輝度のばらつきを調整することができる。これにより、図５に示すように、所望の赤色光を得るために厳選した赤色ＬＥＤのみを使用した比較例の発光装置の場合と同等の発光スペクトルを得ることができる。

そして、発光装置１は図３及び図４に示した四角形で囲まれる領域内の色の光で発光する。図３及び図４に示した四角形は国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、点Ａ（０．３４７５，０．３１０５）と点Ｂ（０．３４９５，０．３２５５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（０．３６００，０．３３５０）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（０．３５８０，０．３２００）とを結ぶ直線及び点Ｄと点Ａとを結ぶ直線からなる。また、図３及び図４に示した四角形は、図４に示した国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．３３０≦ｘ≦０．３８０、且つ０．２９５≦ｙ≦０．３７０の領域内に含まれる。

図３によれば、ロット１（図３の●印）の赤色ＬＥＤを使用した発光装置は点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄを結ぶ直線（四角形）で囲まれる領域内の色の光で発光する。しかしながら、ロット２（図３の○印）及びロット３（図３の◆印）の赤色ＬＥＤを使用した発光装置には図３に示した四角形で囲まれる領域内の色の光で発光しないものがある。

そこで、例えば図３のロット３（図３の◆印）の第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）に対して第１蛍光体１１（赤色蛍光体）を適用することで、発光装置１の白色光の色合いのばらつきが抑制され、所望の色合いの光が得られる（図３の◇印）。

図示していないが、ロット２（図３の○印）の赤色ＬＥＤについても好適な赤色蛍光体を適用することで、図３に示した四角形で囲まれる領域内の色の光にすることが可能である。なお、赤色ＬＥＤの製品単位（ロット）に応じて好適な赤色蛍光体の材料や封止樹脂１０への混入量等を設定すれば良い。

上記のように、本発明の実施形態の発光装置１は青色の波長域帯の光を出射する青色発光素子３と、青色の波長域帯とは異なる第１の波長域帯を含む光を出射する第１発光素子４と、第１の波長域帯を含む光で発光する第１蛍光体１１と、青色及び第１の波長域帯とは異なる第２の波長域帯を含む光で発光する第２蛍光体１２と、を備える。そして、第１発光素子４及び第１蛍光体１１の発光色が赤色または緑色のうち赤色であり、第２蛍光体１２の発光色が赤色または緑色のうち緑色である。

この構成によれば、第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）の個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合であっても、第１蛍光体１１（赤色蛍光体）でその輝度のばらつきを調整することができる。したがって、赤色ＬＥＤに係る発光装置１において、所望の白色光の色合いの範囲内でその白色光の色合いのばらつきを抑制することが可能である。そして、使用可能な第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）についての厳しい制限を解消することができ、発光装置１の製造効率を向上させることが可能である。

また、発光装置１は第１発光素子４（赤色ＬＥＤ）及び第１蛍光体１１（赤色蛍光体）が生成する赤色光が６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅４０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。この構成によれば、例えば食肉用照明の発光装置１として好適な特性を得ることができ、食肉が本来有する新鮮さを強調することが可能である。

また、発光装置１は国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．３３０≦ｘ≦０．３８０、且つ０．２９５≦ｙ≦０．３７０の領域内の色の光で発光する。この構成によれば、例えば食肉用照明の発光装置１として好適な特性を有する所望の色度の範囲内で白色光の色合いのばらつきを抑制することが可能である。

なお、食肉用照明の発光装置１としては、第１発光素子４及び第１蛍光体１１を緑色の波長域帯を含む光を出射または発光する緑色ＬＥＤ及び緑色蛍光体とし、第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）及び第１蛍光体１１（緑色蛍光体）が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅８０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有するよう構成しても良い。この構成においても、食肉用照明の発光装置１として好適な特性を得ることができ、食肉が本来有する新鮮さを強調することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の発光装置について、図６〜図８を用いて説明する。図６は発光装置の発光スペクトルを示す図であり、図７及び図８は発光装置の発光色を示すｘｙ色度図である。なお、図７は図８の詳細図である。また、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第２実施形態の発光装置１は、第１発光素子４が緑色の波長域帯を含む光を出射する例えば緑色ＬＥＤからなる。また、第１蛍光体１１は緑色の波長域帯を含む光で発光する緑色蛍光体である。第２蛍光体１２は赤色の波長域帯を含む光で発光する赤色蛍光体である。

そして、第２実施形態の発光装置１は図６に実線で示した発光スペクトルを有する。発光装置１は第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）及び第１蛍光体１１（緑色蛍光体）が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅５０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

第２実施形態の発光装置１では、第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）の個体ごとの輝度のばらつきが比較的大きい場合であっても、第１蛍光体１１（緑色蛍光体）でその輝度のばらつきを調整することができる。これにより、図６に示すように、所望の緑色光を得るために厳選した緑色ＬＥＤのみを使用した比較例の発光装置の場合と同等の発光スペクトルを得ることができる。

そして、発光装置１は図７及び図８に示した四角形で囲まれる領域内の色の光で発光する。図７及び図８に示した四角形は国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、点Ｅ（０．２４６２，０．２０７０）と点Ｆ（０．２５４９，０．２０２２）とを結ぶ直線、点Ｆと点Ｇ（０．２７１２，０．２３６０）とを結ぶ直線、点Ｇと点Ｈ（０．２６２５，０．２４０８）とを結ぶ直線及び点Ｈと点Ｅとを結ぶ直線からなる。また、図７及び図８に示した四角形は、図８に示した国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．２３０≦ｘ≦０．３００、且つ０．２００≦ｙ≦０．２７０の領域内に含まれる。

図７によれば、ロット４（図７の●印）の緑色ＬＥＤを使用した発光装置は点Ｅ、点Ｆ、点Ｇ及び点Ｈを結ぶ直線（四角形）で囲まれる領域内の色の光で発光する。しかしながら、ロット５（図７の◆印）の緑色ＬＥＤを使用した発光装置には図７に示した四角形で囲まれる領域内の色の光で発光しないものがある。

そこで、例えば図７のロット５（図７の◆印）の第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）に対して第１蛍光体１１（緑色蛍光体）を適用することで、発光装置１の白色光の色合いのばらつきが抑制され、所望の色合いの光が得られる（図７の◇印）。なお、緑色ＬＥＤの製品単位（ロット）に応じて好適な緑色蛍光体の材料や封止樹脂１０への混入量等を設定すれば良い。

上記のように、第２実施形態の発光装置１は第１発光素子４及び第１蛍光体１１の発光色が赤色または緑色のうち緑色であり、第２蛍光体１２の発光色が赤色または緑色のうち赤色であって、第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）及び第１蛍光体１１（緑色蛍光体）が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅５０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する。

この構成によれば、第１発光素子４（緑色ＬＥＤ）に対して第１蛍光体１１（緑色蛍光体）を適用することで、緑色ＬＥＤに係る発光装置１において、所望の白色光の色合いの範囲内でその白色光の色合いのばらつきを抑制することが可能である。そして、例えばバックライト用の発光装置１として好適な特性を得ることができ、鮮明な画像、映像を提供することが可能である。

また、発光装置１は国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．２３０≦ｘ≦０．３００、且つ０．２００≦ｙ≦０．２７０の領域内の色の光で発光する。この構成によれば、例えばバックライト用の発光装置１として好適な特性を有する所望の色度の範囲内で白色光の色合いのばらつきを抑制することが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は発光装置において利用可能である。

１発光装置
２枠体
３青色発光素子
４第１発光素子
１０封止樹脂
１１第１蛍光体
１２第２蛍光体

Claims

青色の波長域帯の光を出射する青色発光素子と、
青色の波長域帯とは異なる第１の波長域帯を含む光を出射する第１発光素子と、
第１の波長域帯を含む光で発光する第１蛍光体と、
青色及び第１の波長域帯とは異なる第２の波長域帯を含む光で発光する第２蛍光体と、
を備え、
第１発光素子及び第１蛍光体の発光色が赤色または緑色のうち一方であり、第２蛍光体の発光色が赤色または緑色のうち他方である発光装置。
第１発光素子及び第１蛍光体が生成する赤色光が６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅４０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する請求項１に記載の発光装置。
第１発光素子及び第１蛍光体が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅８０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する請求項１または請求項２に記載の発光装置。
第１発光素子及び第１蛍光体が生成する緑色光が５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ未満の発光ピーク波長及び半値幅５０ｎｍ以下となる発光スペクトルを有する請求項１に記載の発光装置。
国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．３３０≦ｘ≦０．３８０、且つ０．２９５≦ｙ≦０．３７０の領域内の色の光で発光する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光装置。
国際照明委員会が定めるｘｙ色度図上の、０．２３０≦ｘ≦０．３００、且つ０．２００≦ｙ≦０．２７０の領域内の色の光で発光する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発光装置。