JP2022104485A - 白色発光装置及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】人間中心の照明のための白色発光装置及びこれを備えたＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】本発明の白色発光装置は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を有する白色発光装置であって、白色発光装置から放出される白色光のメラノピック・フォトピック比（ｍｅｌａｎｏｐｉｃ ｐｈｏｔｏｐｉｃ ｒａｔｉｏ）は０．６５以下であり、白色光の演色指数（ＣＲＩ）は８０以上である。【選択図】図２

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトの掲載日 ２０２０年３月１１日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓａｍｓｕｎｇｓｅｍｉｃｏｎｓｔｏｒｙ．ｃｏｍ／２２４１
本発明は、白色発光装置及びこれを備えたＬＥＤ照明装置に関する。
一般的に、蛍光体のような波長変換物質は、様々な光源から放出される特定の波長の光を、所望の波長の光に変換する物質として使用されている。特に、このような波長変換物質は、優れた光効率を有する半導体発光ダイオードと結合してＬＣＤバックライト等のディスプレイだけでなく、様々な照明装置のための白色発光装置として広く使用されている。
一般的に、白色発光装置は、紫外線又は青色ＬＥＤチップに蛍光体のような複数の波長変換物質（例、緑色及び赤色、又は青色、黄色、及び赤色）を適用することにより実現されている。最近は、白色照明（ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）分野では、人間中心の（Ｈｕｍａｎ Ｃｅｎｔｒｉｃ）ＬＥＤ照明装置と、これに使用できる白色発光装置が求められている。
特表２０１８－５１１３８６号公報
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、人間中心の照明のための白色発光装置及びこれを備えたＬＥＤ照明装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による白色発光装置は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を有する白色発光装置であって、前記白色発光装置から放出される白色光のメラノピック・フォトピック比（ｍｅｌａｎｏｐｉｃ ｐｈｏｔｏｐｉｃ ｒａｔｉｏ：Ｍ／Ｐ比）は０．６５以下であり、前記白色光の演色指数（ＣＲＩ）は８０以上である。
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による白色発光装置は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、前記青色光の一部を変換し、その変換された光と変換されていない他の一部とを結合して白色光を提供する波長変換部と、を備え、前記波長変換部は、前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を含み、前記第１光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍでの強度は、前記第１光のピーク波長の強度の２％以下であり、前記白色光のメラノピック・フォトピック比は０．６５以下であり、前記白色光の演色指数（ＣＲＩ）は８０以上である。
上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様による白色発光装置は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を有する白色発光装置であって、前記白色発光装置から放出される白色光のメラノピック・フォトピック比は、０．６５以下であり、前記白色光のスペクトルにおいて、４４０ｎｍ～４６０ｎｍの積分光量は３８０ｎｍ～５００ｎｍの積分光量の５０％～６５％の範囲であり、４８０ｎｍ～５００ｎｍの積分光量は５４０ｎｍ～５６０ｎｍの積分光量の２６％以下の範囲である。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるＬＥＤ照明装置は、第１メラノピック・フォトピック比を有する第１白色光を放出するように構成された第１ＬＥＤ光源と、前記第１メラノピック・フォトピック比よりも高い第２メラノピック・フォトピック比を有する第２白色光を放出するように構成された第２ＬＥＤ光源と、前記第１ＬＥＤ光源及び第２ＬＥＤ光源にそれぞれ印加される電流を制御する駆動制御部と、を備え、前記第１ＬＥＤ光源は、４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を含む。
本発明によれば、概日リズムを最適化するために、４６５ｎｍ～４９５ｎｍの領域のスペクトルを調節して人間のバイオリズムに関与するメラトニンホルモンの分泌を調節する人間中心の白色発光装置及びＬＥＤ照明装置を提供することができる。
本発明の多様且つ有益な利点及び効果は、上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解し得るものである。
本発明の一実施形態による白色発光装置の一例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態による白色発光装置から放出される白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の一実施形態による白色発光装置に採用可能な第１波長変換物質の放出スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態による白色発光装置に採用可能な第２波長変換物質の放出スペクトルを示すグラフである。 本発明の一実施形態による白色発光装置の他の例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態による白色発光装置に採用される発光ダイオードチップを示す概略断面図である。 本発明の様々な実施形態による白色発光装置の色温度によるメラノピック・フォトピック比を説明するためのグラフである。 本発明の様々な実施形態による白色発光装置の白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の様々な実施形態による白色発光装置の白色光の第１及び第２スペクトルの条件を説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置のブロック図である。 図１０のＬＥＤ照明装置の第２光源として採用可能な第２白色発光装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置の第１及び第２白色発光装置からそれぞれ放出される第１及び第２白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置の第１及び第２白色光の選択的な制御を説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光モジュールの側断面図である。 図１４の発光モジュールをＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による平板型照明装置を簡略に示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電球（ｂｕｌｂ）型照明装置を示す分解斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による白色発光装置の一例を示す概略断面図である。
図１を参照すると、本実施形態による白色発光装置１００は、パッケージ基板１０１、パッケージ基板１０１上に配置された青色発光ダイオード（ＬＥＤ）１３０、及び波長変換部１５０を含む。白色発光装置１００は、青色ＬＥＤ１３０に電気的に連結される一対のリードフレーム（１１１、１１２）、カップ状を有する側壁反射部１２０、及び青色ＬＥＤ１３０とリードフレーム（１１１、１１２）とを連結する導電性ワイヤＷを更に含む。
例えば、パッケージ基板１０１は、不透明樹脂又は反射率の大きい樹脂で形成され、射出工程が容易であり、高反射性粉末を含有したポリマー樹脂を含む。また、パッケージ基板１０１はセラミックからなり、この場合、熱放出が容易になる。一実施形態において、パッケージ基板１０１はリードフレーム（１１１、１１２）を代替する配線パターンが形成された印刷回路基板である。
側壁反射部１２０は、パッケージ基板１０１及びリードフレーム（１１１、１１２）上に配置され、青色ＬＥＤ１３０を収容するキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成する。側壁反射部１２０は、光の反射効率が向上するようにカップ状を有するが、これに限定されない。一実施形態において、側壁反射部１２０はパッケージ基板１０１と一体に構成される。例えば、側壁反射部１２０とパッケージ基板１０１とは同一の工程（例、射出成形）によって同一の物質（例、高反射性白色粉末を含有した樹脂）で形成される。
青色ＬＥＤ１３０は青色光が放出されるように構成されたエピタキシャル半導体層を含む。青色ＬＥＤ１３０は４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出するように構成される。
波長変換部１５０は、青色ＬＥＤ１３０の光経路上に配置され、透明樹脂１５２に分散された複数の波長変換物質（１５４、１５６）を含む。複数の波長変換物質（１５４、１５６）は、青色ＬＥＤ１３０から生成された青色光により励起されて変換された他の波長の光と変換されていない青色光部分とを結合して、最終的に所望の白色光が放出されるように選択される。例えば、透明樹脂１５２は、エポキシ、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、変形シリコン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネート、ポリイミド、及びこれらの組み合わせからなる。一実施形態において、波長変換物質（１５４、１５６）を透明樹脂１５２に分散させる代わりに、青色ＬＥＤ１３０の表面に直接適用する形（図１６参照）で提供される。
図２は、本発明の一実施形態による白色発光装置から放出される白色光の発光スペクトルを示すグラフである。本実施形態による白色発光装置１００は、概日リズムを最適化するために、メラノピック敏感帯域（ｍｅｌａｎｏｐｉｃ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｂａｎｄｗｉｔｈ）において、強度を下げて人間中心の照明光（例、夜間照明光）を提供する。図２に示すように、白色発光装置１００から放出される白色光はメラノピック敏感帯域ＭＳが調節されたスペクトルＡを有する。白色光スペクトルＡでは、メラノピック敏感帯域ＭＳ、特に４６５ｎｍ～４９５ｎｍ帯域を下げて白色光のメラノピック・フォトピック比（ｍｅｌａｎｏｐｉｃ ｐｈｏｔｏｐｉｃ ｒａｔｉｏ）を０．３７と低く調節する。
このように、白色光スペクトルにおいて、メラノピック敏感帯域ＭＳ、特に４６５ｎｍ～４９５ｎｍを含む帯域を調節することにより人間のバイオリズムに関連するメラトニンホルモンの分泌を調節することができ、このような調節によって概日リズムが最適化可能な白色光を提供することができる。これに対して、「Ｃ」は他の白色光のスペクトルを示す。「Ｃ」で表されるスペクトルは、「Ａ」で表されるスペクトルの白色光の色温度（例、２７００Ｋ）と同一の色温度を有しつつ、メラノピック敏感帯域ＭＳが「Ａ」の同一帯域よりも相対的に高い光量を有する。即ち、「Ｃ」で表される白色光スペクトルは、「Ａ」で表されるスペクトルのＭ／Ｐ比よりも０．４６と相対的に高く現れる。
本実施形態による白色光は相対的に低いＭ／Ｐ比を有する。例えば、本実施形態による白色光は０．６５以下のＭ／Ｐ比を有する。
このようなメラノピック・フォトピック比は、一般的に色温度が高いほど高くなる傾向を有する。本実施形態による白色光は、１８００Ｋ～４０００Ｋの範囲で相対的に低いＭ／Ｐ比を有するように実現され、例えば１８００Ｋ～４０００Ｋの範囲で０．１～０．６５の範囲のＭ／Ｐ比を有する。
一実施形態において、このような特定の波長帯域（図２の「ＭＳ」）の選択的な調節にも拘わらず、白色発光装置１００の白色光は８０以上の高い演色指数（ＣＲＩ：Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ）を有する。一実施形態において、白色発光装置１００の白色光の演色指数は８０以上である。
このような条件の白色光を実現するために、本実施形態に採用される波長変換物質（１５４、１５６）は、５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長の第１光を放出する第１波長変換物質１５４と、６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長の第２光を放出する第２波長変換物質１５６と、を含む。
第１波長変換物質１５４は、最終の白色光のスペクトルにおいて４６５ｎｍ～４９５ｎｍの領域を下げられるように、通常の緑色波長変換物質よりもやや高いピーク波長を有する緑色光を放出するように構成される。
図３は、本発明の一実施形態による白色発光装置に採用可能な第１波長変換物質１５４の放出スペクトルの一例を示すグラフであって、β－Ｓｉ６－ＺＡｌＺＯＺＮ８－Ｚ：Ｅｕ２＋ Ｚ（０．０１≦Ｚ≦５．９９）（以下、「β－ＳｉＡｌＯＮ」蛍光体ともいう）が４４８ｎｍのピーク波長の青色の励起光によって放出されるスペクトルＧ１を示す。図３を参照すると、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体は、他の緑色蛍光体（例、シリケート蛍光体）のピーク波長（例、約５３２ｎｍ）よりも相対的に高いピーク波長（例、約５４０ｎｍ）を有する。また、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体によるスペクトルＧ１は、他の緑色蛍光体（例、シリケート蛍光体）によるスペクトルＧ２の半値幅（例、約１１５ｎｍ）よりも相対的に狭い半値幅（例、約５６ｎｍ）を有する。
このように、本実施形態では、白色光スペクトルにおいて４６５ｎｍ～４９５ｎｍの領域を十分に下げることができるように、５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長と６０ｎｍ以下の半値幅とを有する第１波長変換物質１５４が使用される。
一方、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体によるスペクトルＧ１は、４８０ｎｍにおいて相対的に極めて低い強度（例、０．３７％）を有する。例えば、第１波長変換物質１５４は、４８０ｎｍでの強度がピーク強度（例、約５３２ｎｍの強度）に比べて２％以下の強度、更に１％以下の低い強度を有する放出スペクトルを有する。このように、本明細書において、４８０ｎｍでの強度は、最終の白色光のスペクトルではなく、第１波長変換物質１５４から放出される光Ｇ１の単独スペクトル（図３のＧ１）により定義される。
本実施形態において、採用可能な第１波長変換物質は、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の他にも、上述のピーク波長及び半値幅（及び／又は４８０ｎｍの相対的ピーク）の条件を満たすセラミック蛍光体及び／又は量子ドットが使用される。例えば、量子ドットは、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＰｂＳ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＧａＰ／ＺｎＳ、及びそれらの組み合わせを含む。
第２波長変換物質１５６は、最終の白色光がメラノピック・フォトピック比（Ｍ／Ｐ比）の条件による第１波長変換物質１５４と共に十分な演色指数（例、８０以上）の白色光が提供されるように選択される。
図４は、本発明の一実施形態による白色発光装置に採用可能な第２波長変換物質の放出スペクトルを示すグラフである。図４を参照すると、５つのサンプル（赤色蛍光体）の放出光スペクトルＲ０、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄが例示される。
下記表１に示すように、第１サンプルのスペクトルＲ０は６１２ｎｍのピーク波長及び６８ｎｍの半値幅を有し、第２サンプルのスペクトルＲａは６２０ｎｍのピーク波長及び７１ｎｍの半値幅を有し、第３サンプルのスペクトルＲｂは６２８ｎｍのピーク波長及び９３ｎｍの半値幅を有する。また、第４サンプルのスペクトルＲｃは６３９ｎｍのピーク波長及び８６ｎｍの半値幅を有し、第５サンプルのスペクトルＲｄは６５５ｎｍのピーク波長及び８３ｎｍの半値幅を有する。
Figure 2022104485000002
赤色蛍光体としては、下記表２に表すように、第１～第５サンプル（Ｒ０、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ）の単独又はそれらの組み合わせと、緑色蛍光体として図３を参照して説明したβ－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体とを励起光源として４４８ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＤと結合して白色発光装置を製造し、それぞれの白色発光装置から放出される白色光から演色指数を測定した。
Figure 2022104485000003
表２に示すように、第１サンプルＲ０の赤色蛍光体単独では十分な演色指数（例、８０以上）を得ることが難しく、第２サンプルＲａ及び第３サンプルＲｂとそれらの組み合わせによる赤色蛍光体を使用する場合には、８０以上（例、８６又は８７）の高い演色指数を有する白色光を放出するように白色発光装置を構成することができた。
このように、演色指数を考慮して、本実施形態に採用可能な第２波長変換物質１５６は６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長の光を放出する。一実施形態において、第２波長変換物質１５６は７０ｎｍ以上の半値幅を有する。特定の実施形態で、第２波長変換物質１５６は互いに異なる波長を有する２以上の赤色蛍光体を組み合わせて使用することもできる。
第２波長変換物質１５６としては、このような波長の条件を満たす赤色蛍光体又は量子ドットが使用される。例えば、第２波長変換物質１５６は（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＫｘＳｉＦｙ：Ｍｎ４＋（２≦ｘ≦３、４≦ｙ≦７）（以下、「ＫＳＦ蛍光体」ともいう）及びそれらの組み合わせを含む。
また、第１及び第２波長変換物質（１５４、１５６）の配合比を調節することにより、所望の色温度を実現することができる。例えば、第２波長変換物質１５６の量が増加するほど色温度は低くなり（ウォームホワイト）、第２波長変換物質１５６の量が減少することにより色温度は高くなる（クールホワイト）。
このように、本実施形態によると、メラノピック敏感帯域（例、４６５ｎｍ～４９５ｎｍ）での強度を下げて人間のバイオリズムに関与するメラトニンホルモンの分泌を調節すると同時に、演色指数を満たす人間中心の照明用白色発光装置を提供することができる。
図５は、本発明の一実施形態による白色発光装置の他の例を示す概略断面図である。
図５を参照すると、本実施形態による白色発光装置１００Ａは、少なくとも一部の波長変換物質をフィルムの形で提供することを除いては、図１に示した白色発光装置１００と類似したものと理解してもよい。また、本実施形態の構成要素は、特に反対する説明がない限り、図１に示した白色発光装置１００の同一又は類似の構成要素に対する説明を参照して理解することができる。
本実施形態に採用される波長変換部１５０Ａは、インカプセルレーション型とフィルム型の組み合わせで実現される。図５に示すように、インカプセルレーション型は、上述の実施形態の波長変換部１５０と同様に、透明樹脂１５２に第２波長変換物質１５６が混合された構造である。
また、フィルム型は、第１波長変換物質１５４ｂ’が含有された波長変換フィルム１５４’で製造されて放出面上に積層される。例えば、波長変換フィルム１５４’は、透明樹脂１５４ａ’がバインダーとして混合された構造であるか又は蛍光体そのものからなるセラミックフィルムである。これ以外にも、本発明による白色発光装置は様々な構造を有することができる。一実施形態において、このような波長変換フィルムはＬＥＤチップの表面に直接適用される（図１６参照）。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の一実施形態による白色発光装置に採用される発光ダイオードチップを示す概略断面図である。
図６（ａ）を参照すると、本実施形態に採用されるＬＥＤチップ３０Ａは、基板３１及び基板３１上に配置された半導体積層体Ｓを含む。半導体積層体Ｓは基板３１上に順次に配置された第１導電型半導体層３４、活性層３５、及び第２導電型半導体層３６を含む。基板３１と第１導電型半導体層３４との間にバッファー層３２が更に配置される。
基板３１はサファイアのような絶縁性基板である。しかし、これに限定されず、基板３１は、絶縁性の他にも導電性又は半導体基板であってもよい。例えば、基板３１は、サファイアの他にも、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭＧＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＧａＮである。基板３１の上面には凹凸Ｐが形成される。凹凸Ｐは光抽出効率を改善しつつ成長される単結晶の品質を向上させることができる。
バッファー層３２はアンドープＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を含む。例えば、バッファー層３２は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮである。必要に応じて、複数の層を組み合わせるか又は組成を漸進的に変化させて使用することもできる。
第１導電型半導体層３４はｎ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１）を満たす窒化物半導体であり、ｎ型不純物はＳｉである。例えば、第１導電型半導体層３４はｎ型ＧａＮを含む。第２導電型半導体層３６はｐ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１）を満たす窒化物半導体層であり、ｐ型不純物はＭｇである。例えば、第２導電型半導体層３６は、単層構造で実現されるが、本実施例のように、互いに異なる組成を有する多層構造を有してもよい。
活性層３５は、量子井戸層と量子障壁層とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造である。例えば、量子井戸層及び量子障壁層は互いに異なる組成を有するＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）である。特定の例において、量子井戸層はＩｎｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ≦１）であり、量子障壁層はＧａＮ又はＡｌＧａＮである。量子井戸層及び量子障壁層の厚さは、それぞれ１ｎｍ～５０ｎｍの範囲である。活性層３５は、多重量子井戸構造に限定されず、単一量子井戸構造であってもよい。
第１及び第２電極（３９ａ、３９ｂ）は、同一の面（第１面）に位置するように、第１導電型半導体層３４のメサエッチングされた領域及び第２導電型半導体層３６にそれぞれ配置される。第１電極３９ａは、これに限定されないが、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含み、単一層又は２層以上の構造で採用される。一実施形態において、第２電極３９ｂは、透明伝導性酸化物又は透明伝導性窒化物のような透明電極であるか、或いはグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）を含む。第２電極３９ｂは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎのうちの少なくとも一つを含む。
図６（ｂ）を参照すると、本実施形態によるＬＥＤチップ３０Ｂは、電極構造及びそれに関連する構造を除いては、図５に示したＬＥＤチップ３０Ａと類似したものと理解してもよい。本実施形態の構成要素に対する説明は、特に反対する説明がない限り、図６（ａ）に示したＬＥＤチップ３０Ａと同一又は類似の構成要素に対する説明を参照する。
ＬＥＤチップ３０Ｂは、第１及び第２導電型半導体層（３４、３６）にそれぞれ接続された第１及び第２電極（４２、４４）を含む。第１電極４２は、第２導電型半導体層３６及び活性層３５を貫通して第１導電型半導体層３４に接続された連結電極部４２ａと、連結電極部４２ａに連結された第１電極パッド４２ｂとを含む。連結電極部４２ａは導電性ビアのような構造である。連結電極部４２ａは絶縁部４１に取り囲まれて活性層３５及び第２導電型半導体層３６から電気的に分離される。連結電極部４２ａは半導体積層体Ｓがエッチングされた領域に配置される。連結電極部４２ａは、接触抵抗が低くなるように、個数、形状、ピッチ、又は第１導電型半導体層３４との接触面積等を適切に設計する。また、連結電極部４２ａは、半導体積層体Ｓ上に行と列をなすように配列されることにより電流の流れを改善させる。第２電極４４は、第２導電型半導体層３６上のオーミックコンタクト層４４ａ及び第２電極パッド４４ｂを含む。
連結電極部４２ａ及びオーミックコンタクト層４４ａは、それぞれ第１及び第２導電型半導体層（３４、３６）とオーミック特性を有し、導電性物質は単層又は多層構造を含む。導電性物質は、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒのような金属及びＩＴＯのような透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうちの一つ以上を蒸着するか又はスパッタリングする等の工程で形成される。
第１及び第２電極パッド（４２ｂ、４４ｂ）は、連結電極部４２ａ及びオーミックコンタクト層４４ａにそれぞれ接続されてＬＥＤチップ３０Ｂの外部端子として機能する。例えば、第１及び第２電極パッド（４２ｂ、４４ｂ）は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、ＮｉＳｎ、ＴｉＷ、ＡｕＳｎ、又はこれらの共融金属である。
第１及び第２電極（４２、４４）は互いに同一の方向に配置され、リードフレーム等に、所謂フリップチップ形態で実装される。一方、２つの電極（４２、４４）は絶縁部４１により互いに電気的に分離される。絶縁部４１は、電気的に絶縁特性を有する物質であればいずれも使用することができ、電気絶縁性を有する物体であればいずれも採用可能であるが、光吸収率が低い物質を使用する。例えば、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を用いる。必要に応じて、光透過性物質内に光反射性粉末を分散させて光反射構造を形成することができる。これとは異なり、絶縁部４１は、互いに異なる屈折率を有する複数の絶縁膜が交互に積層された多層反射構造であってもよい。例えば、このような多層反射構造は、第１屈折率を有する第１絶縁膜と第２屈折率を有する第２絶縁膜とが交互に積層された分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）である。
多層反射構造は、屈折率が互いに異なる複数の絶縁膜が２回～１００回繰り返し積層される。例えば、３回～７０回繰り返し積層され、更に４回～５０回繰り返し積層される。多層反射構造の複数の絶縁膜は、それぞれ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＺｒＯ２、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ等の酸化物又は窒化物、及びそれらの組み合わせである。第１絶縁膜及び第２絶縁膜の屈折率は、約１．４～約２．５の範囲で決定され、第１導電型半導体層３４の屈折率及び基板３１の屈折率よりも小さい値であるが、第１導電型半導体層３４の屈折率よりも小さいものの、基板３１の屈折率よりも大きい値を有する。上述の形態のＬＥＤチップ（３０Ａ、３０Ｂ）は白色発光装置（１００、１００Ａ）の青色発光ダイオード１３０として使用される。
本発明による白色発光装置のメラノピック・フォトピック比（Ｍ／Ｐ比）と色温度との関係を確認するために、各色温度別に多数の白色発光装置を製造した。
具体的に、４４８ｎｍ波長の青色光を放出する青色ＬＥＤと共に、第１波長変換物質（β－ＳｉＡｌＯＮ）及び第２波長変換物質（（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）を結合して各色温度別にＭ／Ｐ比を低減させた多数の白色発光装置を設けた。ここで、白色光の色温度を第１及び第２波長変換物質の配合比を調節して異なるように設計した。このように製造された白色発光装置から放出される白色光は８０以上（一実施形態では８５以上）の演色指数を有する。
各色温度による白色発光装置の白色光のＭ／Ｐ比の分布は図７のグラフで示した。
図７は、本発明の様々な実施形態による白色発光装置の色温度によるメラノピック・フォトピック比を説明するためのグラフである。図７を参照すると、白色発光装置は０．６５以下の低いＭ／Ｐ比を有し、例えば本実施形態による白色発光装置の白色光は、１８００Ｋ～４２００Ｋの範囲でメラノピック・フォトピック比が０．１～０．６５の範囲である。白色光のＭ／Ｐ比は色温度が低いほどより低くなる傾向を有する。
具体的に、１８００Ｋの白色発光装置は０．１５～０．２３の範囲のＭ／Ｐ比を有し、２２００Ｋの白色発光装置は０．１５～０．２３の範囲のＭ／Ｐ比を有する。また、２７００Ｋ及び３０００Ｋの白色発光装置は、それぞれ０．３４～０．４０の範囲及び０．４３～０．５０の範囲のＭ／Ｐ比を有し、３５００Ｋ及び４０００Ｋの白色発光装置は、それぞれ０．５０～０．５８の範囲及び０．５８～０．６５の範囲のＭ／Ｐ比を有する。
Ｍ／Ｐ比の分布を色温度区間に区分すると、白色光の色温度が１８００Ｋ～２５００Ｋの範囲である場合に、その白色光のＭ／Ｐ比は０．１５～０．３５の範囲である。白色光の色温度が２５００Ｋ～３２００Ｋの範囲である場合に、白色光のＭ／Ｐ比は０．３～０．５の範囲である。また、白色光の色温度が３２００Ｋ～４２００Ｋの範囲である場合に、白色光のＭ／Ｐ比は０．４５～０．６５の範囲である。
本実施形態による白色発光装置は白色光のスペクトルのプロファイルに基づく条件（下記のスペクトルの条件１及び２参照）を用いて定義される。このような２つのスペクトルの条件を、図８を参照して説明する。
図８は、本発明の様々な実施形態による白色発光装置の白色光の放出スペクトルを示すグラフである。
図８を参照すると、上述の実施形態のうちから、各色温度別に一つのサンプルを選択して各サンプルに対する白色光のスペクトルを示した。下記表３は各サンプルのＭ／Ｐ比を示す。
Figure 2022104485000004
先ず、第１スペクトルの条件は、最終の白色光のスペクトルにおいて、全体の青色波長帯域の光（２）のうちの青色ＬＥＤから放出される光（即ち、変換されていない青色ＬＥＤの放出光（１）の比率で定義される。ここで、（１）の積分光量は４４０ｎｍ～４６０ｎｍ帯域に該当するスペクトルの積分量で表され、（２）の積分光量は３８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域に該当するスペクトルの積分量で表される。（１）の積分光量は（２）の積分光量と比例して一定のサイズの比率を有するが、（２）の積分光量は、従来方式による白色光に比べてメラトニンに関連する帯域において光量が減少するため、相対的に小さい値を有する。
下記表４に示すように、第１スペクトルの条件による比率（１）／（２）は５０％～６５％の範囲である。即ち、本実施形態による白色光のスペクトルにおいて、４４０ｎｍ～４６０ｎｍ帯域の積分光量（１）は３８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量（２）の５０％～６５％の範囲である。
Figure 2022104485000005
第２スペクトルの条件は、最終の白色光のスペクトルにおいて、緑色帯域の光（ｂ）に対するシアン（ｃｙａｎ）帯域の光（ａ）の比率で定義される。ここで、（ａ）の積分光量は４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域に該当するスペクトルの積分量で表され、（ｂ）の積分光量は５４０ｎｍ～５５０ｎｍ帯域に該当するスペクトルの積分量で表される。（ａ）の積分光量は、Ｍ／Ｐ比に関連する光量であって、メラノピック・フォトピック比が低くなるほど相対的に小さい値を有する。
上記表４に示すように、第２スペクトルの条件による比率（ａ）／（ｂ）は３０％以下、好ましくは２６％以下である。即ち、本実施形態による白色光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の２６％以下の範囲である。
図９は、本発明の様々な実施形態による白色発光装置の白色光の第１及び第２スペクトルの条件を説明するためのグラフである。図９（ａ）及び図９（ｂ）には、図７で使用された全てのサンプルに対する各色温度別の第１及び第２スペクトルの条件を示す。
本実施形態による白色発光装置から放出される白色光は、４４０ｎｍ～４６０ｎｍ帯域の積分光量が３８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量の５０％～６５％の範囲であり、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量が５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の２６％以下の範囲であるスペクトルを有する。
ここで、第２スペクトルの条件は、メラノピック・フォトピック比（Ｍ／Ｐ比）に関連する値であって、色温度によって更に分類される。例えば、図９（ｂ）を参照すると、白色光の色温度が１８００Ｋ～２８００Ｋの範囲である場合に、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の１０％以下の範囲であり、白色光の色温度が２８００Ｋ～４２００Ｋの範囲である場合に、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の１０％～２６％の範囲である。
本実施形態による白色発光装置は、人間のバイオリズムに関与するメラトニンホルモンの分泌を調節することができるＬＥＤ照明装置に採用することができる。このようなＬＥＤ照明装置は人間に優しい夜間照明装置として有益に使用することができる。
一実施形態において、上述の実施形態による白色発光装置を第１ＬＥＤ光源部として採用し、青色帯域（例、４６５ｎｍ～４９５ｎｍ）の強度を増加させてメラトニンを抑制して集中力を向上させるように構成された白色発光装置を第２ＬＥＤ光源部として採用することで、特定の環境において所望の照明光を選択的に提供可能なＬＥＤ照明装置を提供することができる。
図１０は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置のブロック図である。図１０を参照すると、本実施形態によるＬＥＤ照明装置は、駆動制御部２０、光源ユニット３０、及び電源供給部４０を含む。光源ユニット３０、又は駆動制御部２０と光源ユニット３０は一つのモジュールで構成される。
電源供給部４０は、ＡＣ又はＤＣパワーを駆動制御部２０の光源駆動部２５に供給する。駆動制御部２０は、光源駆動部２５及び光源駆動部２５を制御するための駆動信号を提供する駆動信号制御部２１を含む。光源駆動部２５の第１、第２駆動部（２５Ａ、２５Ｂ）は、電源供給部４０に連結されてパワーが供給され、駆動信号制御部２１の駆動信号により制御されたそれぞれの電流（Ｉ１、Ｉ２）を第１及び第２ＬＥＤ光源（３０Ａ、３０Ｂ）に供給する。本実施形態において、光源駆動部２５の第１、第２駆動部（２５Ａ、２５Ｂ）は、それぞれ第１及び第２ＬＥＤ光源（３０Ａ、３０Ｂ）に互いに同一の電流（Ｉ１、Ｉ２）が印加されるように制御する。
一実施形態において、駆動制御部２０は、ＬＥＤ照明装置の内部又は外部で測定された色温度のような色特性のデータを送受信する通信モジュールを更に含む。駆動制御部２０は、照度センサ、モーションセンサ、イメージセンサのうちの少なくとも一つのセンサデータを加工して白色発光装置１００の内部又は外部に送受信する信号処理部を更に含む。
本実施形態において、第１ＬＥＤ光源３０Ａは、上述の実施形態による白色発光装置（１００、１００Ａ）と同様に、青色帯域（例、４６５ｎｍ～４９５ｎｍ）の強度を減少させてメラトニンをよく分泌するように構成された第１白色発光装置を含み、第２ＬＥＤ光源部３０Ｂは、青色帯域（例、４６５ｎｍ～４９５ｎｍ）の強度を増加させてメラトニンを抑制して集中力を向上させるように構成された第２白色発光装置を含む。このような第２ＬＥＤ光源３０Ｂに使用可能な第２白色発光装置２００を図１１に例示する。
図１１は、図１０のＬＥＤ照明装置の第２光源として採用可能な第２白色発光装置を示す断面図である。図１１を参照すると、本実施形態による第２白色発光装置２００は、キャビティを有し、第１及び第２リードフレーム（２１１、２１２）を有するパッケージ基板２１０、パッケージ基板２１０のキャビティに配置された第１及び第２発光ダイオード（ＬＥＤ）（２３０、２４０）、パッケージ基板２１０及びリードフレーム（２１１、２１２）上に配置されて第１及び第２ＬＥＤ（２３０、２４０）を収容するキャビティを有する側壁反射部２２０、並びに第１及び第２ＬＥＤ（２３０、２４０）を覆うようにキャビティに配置された波長変換部２５０を含む。
第１及び第２ＬＥＤ（２３０、２４０）は、キャビティにおいて、第１及び第２リードフレーム（２１１、２１２）にそれぞれ連結される。本実施形態では、ワイヤＷにより連結されるが、これに限定されず、フリップチップ方式で連結されてもよい。第１ＬＥＤ２３０は４３０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長の第１青色光を放出するように構成され、第２ＬＥＤ２４０は４６５ｎｍ～４９５ｎｍの範囲のピーク波長の第２青色光を放出するように構成される。波長変換部２５０は波長変換物質（２５４、２５６）が含有された透光性樹脂２５２を含む。波長変換物質（２５４、２５６）は、５２０ｎｍ～５６０ｎｍの範囲のピーク波長の第１光を放出する第１波長変換物質２５４と、５９０ｎｍ～６５５ｎｍの範囲のピーク波長の第２光を放出する第２波長変換物質２５６とを含む。例えば、第１波長変換物質２５４は、Ｇａ－Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（以下、ＹＡＧともいう）Ａｌ５Ｌｕ３Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２・Ａｌ５Ｌｕ３Ｏ１２及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも一つの蛍光体を含む。第２波長変換物質２５６は、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＫｘＳｉＦｙ：Ｍｎ４＋（２≦ｘ≦３、４≦ｙ≦７）及びそれらの組み合わせを含む。透光性樹脂２５２は、第１及び第２波長変換物質のうちの少なくとも２種以上の蛍光体を含む。第１及び第２波長変換物質（２５４、２５６）のうちの少なくとも一つは、第１青色光による励起効率が第２青色光による励起効率よりも高い。
このように、第２白色発光装置２００は、第１青色光と共に相対的にソフトな（ｓｏｆｔ）第２青色光を採用することにより、ＢＬＨ（ｂｌｕｅ ｌｉｇｈｔ ｈａｚａｒｄ）を減少させることができる。また、第１及び第２青色光の強度比率を調節することにより、ＢＬＨの減少だけでなく、第１及び第２波長変換物質（２５４、２５６）の組み合わせによって演色指数を高めることができる。
図１２は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置の第１及び第２白色発光装置からそれぞれ放出される第１及び第２白色光の発光スペクトルを示すグラフである。図１２に示すように、第２白色発光装置２００の白色光のスペクトルＢにおいて、第２青色光のピーク強度は第１青色光のピーク強度に対して５０％以上である。このような二つの青色光のピーク強度比率をＢＬＨの低減効果のために７０％以上、更に第２青色光のピーク強度を第１青色光のピーク強度よりも大きく選択する。第２青色光の波長及び強度比率は、演色指数（ＣＲＩ）が８０以上、好ましくは８５以上に保持される範囲で調節される。また、演色性の観点から、５２０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域での最大強度は第２青色光のピーク強度の４０％～１６０％の範囲である。
このように、４３０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長の第１青色光と４６５ｎｍ～４９５ｎｍの範囲のピーク波長の第２青色光と共に、５２０ｎｍ～５６０ｎｍの範囲のピーク波長の第１光（例、シアン（ｃｙａｎ）、緑色、又は黄色）と５９０ｎｍ～６５５ｎｍの範囲のピーク波長の第２光とを結合することにより、人間に優しい照明のための白色光（特に、昼間）を提供することができる。このような白色光の演色指数（ＣＲＩ）は、８０以上、好ましくは８５以上に保持される。
図１２は、第２白色発光装置２００の白色光のスペクトルＢと共に、上述の実施形態による第１白色発光装置（１００、１００Ａ）の白色光のスペクトルＡを図示している。第１白色発光装置の白色光Ａは、青色帯域の強度を減少させてメラトニンホルモンがよく分泌されるように人間に優しい白色光（特に、夜間）を提供する。
一実施形態において、第１白色光Ａのメラノピック・フォトピック（Ｍ／Ｐ）比は０．６５以下であり、第２白色光Ｂのメラノピック・フォトピック（Ｍ／Ｐ）比は０．５以上である。
本実施形態で、光源駆動部２５は、駆動信号制御部２１の駆動信号により第１及び第２ＬＥＤ光源（３０Ａ、３０Ｂ）に供給される電流を独立的に制御する。例えば、夜間には第１ＬＥＤ光源３０Ａを駆動させて夜間に適合する照明光を提供すし、昼間には第２ＬＥＤ光源３０Ｂを駆動させて昼間に適合する照明光を提供する。一実施形態で、光源ユニット３０は、第１及び第２ＬＥＤ光源部（３０Ａ、３０Ｂ）から発生した白色光を混合して中間特性の白色光を放出するように駆動制御部２０により制御されるように製造される。この場合、混合された白色光の光束は一定の範囲に保持される。
これに限定されないが、第１ＬＥＤ光源３０Ａの第１白色光は、一般に第２ＬＥＤ光源３０Ｂの第２白色光よりも低い色温度の範囲で実現される。
図１３は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置の第１及び第２白色光の選択的な制御を説明するためのグラフである。例えば、図１３に示すように、第１ＬＥＤ光源３０Ａの第１白色光Ａは８００Ｋ～４０００Ｋの範囲の色温度を有し、第２ＬＥＤ光源３０Ｂの第２白色光Ｂは３０００Ｋ以上の色温度を有する。
第１及び第２白色光の選択的制御は実現可能な色温度の範囲を考慮して決定される。例えば、「ＩＩ」で表されているように、第１白色光Ａは第１色温度（例、２７００Ｋ）を有し、第２白色光Ｂは第１色温度よりも高い第２色温度（例、５０００Ｋ）を有するようにＬＥＤ照明装置の光源ユニット３０が構成され、この場合、所望の環境に応じて他の色温度の第１及び第２白色光（Ａ、Ｂ）のうちの一つが放出されるように駆動される。
これとは異なり、一実施形態で、「Ｉ」で表されているように、第１及び第２白色光（Ａ、Ｂ）は同一又は類似の色温度を有し、所望の環境に応じて同一又は類似の色温度の第１及び第２白色光（Ａ、Ｂ）のうちの一つが放出されるように駆動される。この場合、第１白色光Ａ及び第２白色光Ｂは３０００Ｋ～４０００Ｋの範囲の色温度を有する。
図１４は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置のための発光モジュールを概略的に示す斜視図であり、図１５は、図１４の発光モジュールをＩ－Ｉ’に沿って切断した断面図である。
図１４及び図１５を参照すると、本実施形態による光源モジュール１０００は、回路基板１１００、回路基板１１００上に実装された第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）を取り囲むダム１２００、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）を覆う封止部１３００、並びに駆動制御チップ１４００を含む。第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）は、それぞれ上述の実施形態で説明した第１及び第２白色発光装置を複数個含んで構成される。また、図１０で説明した駆動制御部２０は駆動制御チップ１４００で実現される。
回路基板１１００は導電性及び絶縁性物質を含み、上部面には第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）に連結される金属パターン１１５５及び金属パターン１１５５に連結される端子部１１５０が配置される。
回路基板１１００は、例えばＦＲ４型の印刷回路基板（ＰＣＢ）であり、エポキシ、トリアジン、シリコン、及びポリイミド等を含有する有機樹脂、或いはＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック、又は金属及び金属化合物を含む。回路基板１１００は、ＰＣＢ、ＭＣＰＣＢ、ＭＰＣＢ、ＦＰＣＢ、ＣＣＬ、ＭＣＣＬ等を含む。
金属パターン１１５５は、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）に電気的に連結され、端子部１１５０によって外部電源に電気的に連結されて、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）に電気的信号を印加する。金属パターン１１５５及び端子部１１５０は、導電性薄膜の形態を有し、例えば銅箔からなる。
第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）は、それぞれ複数個が基板１１００上に配置される。第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）は、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、これらの間に配置された活性層を有するＬＥＤチップ（図１６の１１０）とを含む。第１ＬＥＤ光源１００’は上述の実施形態で説明した第１白色発光装置を含み、第２ＬＥＤ光源２００’は上述の実施形態で説明した第２白色発光装置を含む。
ダム１２００は、回路基板１１００上において、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）を取り囲むように配置されて内部の発光領域を定義する。ダム１２００は、回路基板１１００の上面の上に突出して配置されてリング状を有する。但し、本実施形態における回路基板１１００及びダム１２００の形状は、それぞれ四角形や円形に限定されず、これにより、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）の配置も多様に変更される。また、一実施形態において、ダム１２００は省略される。
封止部１３００は、ダム１２００により区画された空間の内部を満たし、第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）を覆う。封止部１３００は、外部に放出される光の指向角を調節するために上部に膨らんだドーム状に形成されるが、これに限定されるものではない。封止部１３００は第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）から発生した光が外部に放出されるように光透過性物質からなる。光透過性物質としては、例えばシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）又はエポキシ等の樹脂が使用される。封止部１３００は、回路基板１１００上に樹脂を注入し、加熱、光照射、時間経過等の方式で硬化させることで形成される。一実施形態において、封止部１３００は外部に放出される光の拡散のために光反射物質を含む。光反射物質としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のような白色粉末が使用される。但し、一実施形態において、封止部１３００は省略され、それぞれの第１及び第２ＬＥＤ光源（１００’、２００’）がレンズを含む。
本実施形態に採用される第１ＬＥＤ光源１００’は、上述の実施形態による通常的な白色発光装置（１００、１００Ａ）のパッケージ構造で実現されるが、図１６に示すように、チップスケールパッケージの形で実現されてもよい。
図１６は、図１４のＬＥＤ照明装置に採用可能な白色発光装置の一例を示す側断面図である。図１６を参照すると、本実施形態による第１ＬＥＤ光源１００’は青色光を放出する青色ＬＥＤチップ１１０、青色ＬＥＤチップ１１０の下面に配置される第１及び第２電極（１５０ａ、１５０ｂ）、青色ＬＥＤチップ１１０の側面を取り囲む反射層１６０、及び青色ＬＥＤチップ１１０の上面に配置された波長変換部１７０を含む。
第１及び第２電極（１５０ａ、１５０ｂ）は、導電性物質からなり、それぞれ第１及び第２バンプ（Ｓａ、Ｓｂ）によって回路基板１１００の第１及び第２電極パターン（１１２０ａ、１１２０ｂ）に電気的に連結される。反射層１６０は青色ＬＥＤチップ１１０から側面に放出される光を反射させて上部に向かうようにする。反射層１６０は光反射物質を含み、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、又はＡｌ２Ｏ３のような白色粉末を含む。
波長変換部１７０は、上述の実施形態の波長変換部（１５０、１５０Ａ）と同様に青色ＬＥＤチップ１１０から放出された青色光の一部を他の波長に変換する第１及び第２波長変換物質を含む。
図１７は、本発明の一実施形態による平板型照明装置を簡略に示す斜視図である。
図１７を参照すると、平板照明装置４１００は、光源モジュール４１１０、電源供給装置４１２０、及びハウジング４１３０を含む。電源供給装置４１２０は駆動制御部を含む。
光源モジュール４１１０は、光源アレイを含み、全体的に平面状をなすように形成される。光源モジュール４１１０を構成する光源は図１及び図５に示した白色発光装置（１００、１００Ａ）を含むように構成されるか、或いは光源モジュール４１１０は図１４に示したＬＥＤモジュール１０００で実現される。
電源供給装置４１２０は光源モジュール４１１０に電源を供給するように構成される。ハウジング４１３０は、光源モジュール４１１０及び電源供給装置４１２０が内部に収容されるように収容空間が形成され、一側面に開放された六面体状に形成されるが、これに限定されるものではない。光源モジュール４１１０はハウジング４１３０の開放された一側面に光を発光するように配置される。本実施形態とは異なり、白色発光装置に採用される波長変換物質のうちの少なくとも一部の蛍光体が白色発光装置以外の平板照明装置４１００の他の構成要素（例、導光板、拡散板、レンズ）に配置されてもよい。
図１８は、本発明の一実施形態による電球（ｂｕｌｂ）型照明装置を示す分解斜視図である。
図１８を参照すると、電球型照明装置４３００は、ソケット４２１０、電源部４２２０、放熱部４２３０、光源モジュール４２４０、及びレンズ型光学部４３３０を含む。
ソケット４２１０は既存の照明装置と代替可能に構成される。照明装置４２００に供給される電力はソケット４２１０によって印加される。図示するように、電源部４２２０は第１電源部４２２１及び第２電源部４２２２に分離されて組み立てられる。放熱部４２３０は内部放熱部４２３１及び外部放熱部４２３２を含み、内部放熱部４２３１は光源モジュール４２４０及び／又は電源部４２２０に直接連結され、これによって外部放熱部４２３２に熱が伝達されるようにする。レンズ型光学部４３３０は光源モジュール４２４０が放出する光を均一に分散させるように構成される。
光源モジュール４２４０は電源部４２２０から電力が供給されてレンズ型光学部４３３０に光を放出する。光源モジュール４２４０は、一つ以上の光源４２４１、回路基板４２４２、及びコントローラ４２４３を含み、コントローラ４２４３は光源４２４１の駆動情報を保存する。それぞれの光源４２４１は図１及び図５に示した白色発光装置（１００、１００Ａ）を含むように構成されるか、或いは光源モジュール４２４０は図１４に示したＬＥＤモジュール１０００で実現される。
本実施形態による電球型照明装置４３００において、光源モジュール４２４０の上部に反射板４３１０が含まれ、反射板４３１０は光源からの光を側面及び後方に均一に広げるようにして眩しさを減らす。
反射板４３１０の上部には通信モジュール４３２０が装着され、通信モジュール４３２０を介してホーム・ネットワーク（ｈｏｍｅ－ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を実現する。例えば、通信モジュール４３２０は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ、又はＬｉＦｉを用いた無線通信モジュールであり、スマートフォン又は無線コントローラを介して照明装置のオン（Ｏｎ）／オフ（Ｏｆｆ）、照度の調節等といった家庭内外に設置されている照明のコントロールを行うことができる。また、家庭内外に設置されている照明装置の可視光の波長を用いたＬｉＦｉ通信モジュールを用いて、ＴＶ、冷蔵庫、クーラー、ドアロック、自動車等、家庭内外にある電子製品及び自動車システムをコントロールすることができる。反射板４３１０及び通信モジュール４３２０はレンズ型光学部４３３０によりカバーされる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
２０ 駆動制御部
２１ 駆動信号制御部
２５ 光源駆動部
２５Ａ、２５Ｂ 第１、第２駆動部
３０ 光源ユニット
３０Ａ、１００’ 第１ＬＥＤ光源（ＬＥＤチップ）
３０Ｂ、２００’ 第２ＬＥＤ光源（ＬＥＤチップ）
３１ 基板
３２ バッファー層
３４、３６ 第１、第２導電型半導体層
３５ 活性層
３９ａ、４２、１５０ａ 第１電極
３９ｂ、４４、１５０ｂ 第２電極
４０ 電源供給部
４１ 絶縁部
４２ａ 連結電極部
４２ｂ、４４ｂ 第１、第２電極パッド
４４ａ オーミックコンタクト層
１００、１００Ａ （第１）白色発光装置
１０１、２１０ パッケージ基板
１１０ （青色）ＬＥＤチップ
１１１、１１２ リードフレーム
１２０ 側壁反射部
１３０ 青色ＬＥＤ
１５０、１５０Ａ、１７０、２５０ 波長変換部
１５２ 透明樹脂
１５４、１５４ｂ’、２５４ 第１波長変換物質
１５６、２５６ 第２波長変換物質
１５４’ 波長変換フィルム
１５４ａ’ 透明樹脂
１６０ 反射層
２００ （第２）白色発光装置
２１１、２１２ 第１、第２リードフレーム
２２０ 側壁反射部
２３０、２４０ 第１、第２発光ダイオード（ＬＥＤ）
２５２ 透光性樹脂
１０００ ＬＥＤモジュール
１１００ 回路基板
１１２０ａ、１１２０ｂ 第１、第２電極パターン
１１５０ 端子部
１１５５ 金属パターン
１２００ ダム
１３００ 封止部
１４００ 駆動制御チップ
４１００ 平板照明装置
４１１０ 光源モジュール
４１２０ 電源供給装置
４１３０ ハウジング
４２００ 照明装置
４２１０ ソケット
４２２０ 電源部
４２２１、４２２２ 第１、第２電源部
４２３０ 放熱部
４２３１、４２３２ 内部、外部放熱部４２３２
４２４０ 光源モジュール
４２４１ 光源
４２４２ 回路基板
４２４３ コントローラ
４３００ 電球型照明装置
４３１０ 反射板
４３２０ 通信モジュール
４３３０ レンズ型光学部

Claims (20)

  1. ４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、
    前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、
    前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を有する白色発光装置であって、
    前記白色発光装置から放出される白色光のメラノピック・フォトピック比（ｍｅｌａｎｏｐｉｃ ｐｈｏｔｏｐｉｃ ｒａｔｉｏ）は０．６５以下であり、前記白色光の演色指数（ＣＲＩ）は８０以上であることを特徴とする白色発光装置。
  2. 前記第１光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍでの強度は、前記第１光のピーク波長の強度の２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  3. 前記第１波長変換物質は、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  4. 前記第２波長変換物質は、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、及びＫｘＳｉＦｙ：Ｍｎ４＋（２≦ｘ≦３、４≦ｙ≦７）で構成されるグループから選択される少なくとも一つの赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  5. 前記第２波長変換物質から放出される前記第２光は、７０ｎｍ以上の半値幅を有することを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  6. 前記白色光の色温度（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＣＣＴ）は、１８００Ｋ～４２００Ｋの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  7. 前記白色光のメラノピック・フォトピック比は、０．１～０．６５の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の白色発光装置。
  8. 前記白色光のスペクトルにおいて、４４０ｎｍ～４６０ｎｍ帯域の積分光量は、３８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量の５０％～６５％範囲であることを特徴とする請求項６に記載の白色発光装置。
  9. 前記白色光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は、５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の２６％以下の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の白色発光装置。
  10. 前記白色光の演色指数（ＣＲＩ）は、８５以上であることを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
  11. ４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、
    前記青色光の一部を変換し、その変換された光と変換されていない他の一部とを結合して白色光を提供する波長変換部と、を備え、
    前記波長変換部は、
    前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、
    前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を含み、
    前記第１光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍでの強度は、前記第１光のピーク波長の強度の２％以下であり、
    前記白色光のメラノピック・フォトピック比は０．６５以下であり、前記白色光の演色指数（ＣＲＩ）は８０以上であることを特徴とする白色発光装置。
  12. 前記第１波長変換物質は、β－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体及び量子ドットのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の白色発光装置。
  13. 前記白色光の色温度は、１８００Ｋ～４２００Ｋの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の白色発光装置。
  14. ４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、
    前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、
    前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を有する白色発光装置であって、
    前記白色発光装置から放出される白色光のメラノピック・フォトピック比は、０．６５以下であり、
    前記白色光のスペクトルにおいて、４４０ｎｍ～４６０ｎｍ帯域の積分光量は３８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量の５０％～６５％の範囲であり、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の２６％以下の範囲であることを特徴とする白色発光装置。
  15. 前記白色光の色温度は、１８００Ｋ～４２００Ｋの範囲であることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光装置。
  16. 前記白色光の色温度は、１８００Ｋ～２８００Ｋの範囲であり、
    前記白色光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は、５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の１０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光装置。
  17. 前記白色光の色温度は、２８００Ｋ～４２００Ｋの範囲であり、
    前記白色光のスペクトルにおいて、４８０ｎｍ～５００ｎｍ帯域の積分光量は、５４０ｎｍ～５６０ｎｍ帯域の積分光量の１０％～２６％の範囲であることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光装置。
  18. 第１メラノピック・フォトピック比を有する第１白色光を放出するように構成された第１ＬＥＤ光源と、
    前記第１メラノピック・フォトピック比よりも高い第２メラノピック・フォトピック比を有する第２白色光を放出するように構成された第２ＬＥＤ光源と、
    前記第１ＬＥＤ光源及び第２ＬＥＤ光源にそれぞれ印加される電流を制御する駆動制御部と、を備え、
    前記第１ＬＥＤ光源は、
    ４４０ｎｍ～４５５ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色光を放出する青色発光ダイオードと、
    前記青色光により励起されて５３５ｎｍ～５５０ｎｍの範囲のピーク波長及び６０ｎｍ以下の半値幅を有する第１光を放出する第１波長変換物質と、
    前記青色光により励起されて６２０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する第２光を放出する第２波長変換物質と、を含むことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
  19. 前記第１及び第２白色光の演色指数は、それぞれ８０以上であることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤ照明装置。
  20. 前記第１メラノピック・フォトピック比は０．６５以下であり、前記第２メラノピック・フォトピック比は０．５以上であることを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤ照明装置。
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