以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1(a)は本実施の形態に係る発光モジュール10の上面図、図1(b)は図1(a)のA−A断面図である。
図1(a)及び(b)において、発光モジュール10は、発光装置の一例である。発光モジュール10は、複数個のLEDパッケージ11を、LEDパッケージ11に外部より給電可能とする導電パターンを形成したLED基板12上に実装している。LED基板12としては例えば安価なガラスエポキシ基板を用いる。あるいは、ハイパワー系のLEDパッケージ11に対しては表面絶縁のとれたアルミやセラミックベースの金属基板をLED基板12として用いる。発光モジュール10は、さらに個々のLEDパッケージ11の周辺を囲むように設けられた、高反射性をもち、配光制御機能を有するリフレクタ13を備える。また、発光モジュール10の表面には透光性をもつ表面カバー14を備える。表面カバー14は樹脂材料からなる平板、あるいは、表面又は裏面に配光制御のための微細凹凸を有する板材である。
さらに、発光モジュール10は、LEDパッケージ11とリフレクタ13の間に、発光モジュール10に対して着脱可能な波長変換部材15を備えている。波長変換部材15は、少なくとも全LEDパッケージ11の発光面を覆うように設けられた、LEDパッケージ11の発する光により励起され所定の色の光を発する波長変換材料16と、それを支える支持具17からなる。なお、波長変換材料16と支持具17以外の部品を加えて波長変換部材15を構成してもよい。波長変換材料16の厚さは100μm(マイクロメートル)〜2mm(ミリメートル)が実用的であるが、波長変換材料16が硬質の板材料で十分な厚さをもっており支持具17が不要な場合は、波長変換材料16のみで波長変換部材15を構成してもよい。発光モジュール10は、ほかにも、波長変換部材15の背面側にそれを支える波長変換部材支持台18を備えている。
図1(a)及び(b)に示した例では、発光モジュール10が、LEDパッケージ11を10個備えるとともに、それぞれのLEDパッケージ11に対応するリフレクタ13、波長変換材料16を各10個備えているが、それぞれを1個備えていてもよいし、2〜9個あるいは11個以上備えていてもよい。また、LEDパッケージ11が1列に配置されているが、配置方法はこれに限らず、例えば2列に配置されていてもよいし、リング状あるいはその他の任意の形状をなすように配置されていてもよい。
上記のように、本実施の形態では、発光モジュール10の本体の内部に配設された少なくとも1つのLEDパッケージ11が、LEDにより第1の光を発する。そして、発光モジュール10の本体に対し着脱自在に設けられた波長変換部材15が、LEDパッケージ11から発せられる第1の光の波長を異なる波長に変換して第2の光(波長変換光)を発する。
また、本実施の形態では、LEDパッケージ11に対応する位置に配設されたリフレクタ13が、光を所定の方向に反射して出力する。波長変換部材15は、LEDパッケージ11とリフレクタ13との間に着脱自在に設けられる。このため、リフレクタ13は、波長変換部材15が取り付けられた状態では、波長変換部材15から発せられる第2の光を反射して出力する。一方、波長変換部材15が取り外された状態では、LEDパッケージ11から発せられる第1の光を反射して出力する。
図2(a)はLEDパッケージ11の上面図、図2(b)は図2(a)のB−B断面図である。
図2(a)及び(b)において、LEDパッケージ11は、LEDチップ19とそれを実装する樹脂やセラミック、あるいは、金属ベース等のLEDパッケージ基板20と、蛍光体を混入したエポキシやシリコーン等のLED封止樹脂21により構成される。なお、図では簡略化のためダイボンド材やワイボンド材等は省略している。LEDチップ19はおよそ380〜480nm(ナノメートル)程度の略青紫色、略青色、あるいは、略青緑色の光を発するものである。LEDパッケージ11からの光はLED封止樹脂21の領域(図中、円形状の領域)から放射されるため、以降ではこの領域をLEDパッケージ11の発光面と呼ぶ。
LEDチップ19として青色LEDを用いる場合には、LED封止樹脂21に含まれる蛍光体として、LEDチップ19の発光波長により励起される黄色成分(530〜590nmのピーク波長をもつ光成分)を含む発光スペクトルを有するものを用いる。青色LEDチップ発光光色と蛍光体励起発光光色とはおよそ補色関係にあり、この場合、LEDパッケージ11の光として白色光が生成される。LEDパッケージ11は、LEDチップ19の発光強度を強め(短波長成分を強め)とした白色、あるいは、やや青味がかった白色の光を発することが望ましい。これは、青色付近の短波長で励起効率が高い波長変換材料16の励起光量を高める効果を奏するからである。JIS(日本工業規格)照明色(JIS・Z9112に規定されている)の範囲に限っていえば、LEDパッケージ11は、白色、あるいは、それに比較して短波長エネルギーの強い、より高色温度の昼白色又は昼光色の光を発することが望ましい。これは、波長変換材料16中の蛍光体を効率よく励起可能となるため、使用する蛍光体材料が少なくて済む効果も有するからである。
LEDチップ19として青紫色LEDを用いる場合には、LED封止樹脂21に含まれる蛍光体として、LEDチップ19の発光波長により励起される複数の蛍光体(例えばRGBの3色蛍光体やRGBYの4色蛍光体)を用いる。この場合、LEDパッケージ11の光として略白色、あるいは、やや青みがかった白色の光が生成される。JIS照明色の範囲では、LEDパッケージ11は、上記と同様に、白色、昼白色、あるいは、昼光色といった短波長発光成分の大きい色の光を発することが望ましい。
図3は図1(a)の部分拡大図である。図4(a)は図1(b)の部分拡大図である。図4(b)及び(c)は本実施の形態の変形例における、図4(a)に対応する部分拡大図である。
図3及び図4(a)において、波長変換材料16を含む波長変換部材15は、リフレクタ13の底面に配置されている。リフレクタ13の下側開口領域は、サイズがLEDパッケージ11のサイズ以上となる構成としている。LED基板12に配置された、隣り合う2つのLEDパッケージ11の中間には、波長変換部材支持台18が備えられている。その上部には、少なくともLEDパッケージ表面位置22の上面を波長変換材料16が覆うように、波長変換部材15が配置されている。さらに波長変換部材15の支持具17の上部には、リフレクタ13が位置するように配置されている。本実施の形態では、このような配置関係をもつ構成を採用している。
図4(a)に示した構成ではLEDパッケージ11の発する光がその上部近傍に配置された波長変換材料16で波長変換され、一部はリフレクタ13を介して、その他は直接表面カバー14を通して表面発光する。図示した光線のように、LEDパッケージ11の発光面から発射された光の一部はその直上の波長変換材料16内の蛍光体(蛍光体については後述する)に入射し波長変換され、また蛍光体に入射せず、単に波長変換材料16の透光性蛍光体バインダ材料(バインダについては後述する)を通過する等して波長変換されなかった光はそのまま波長変換材料16を通り抜け、リフレクタ13に入射し、その表面で反射され表面カバー14を介して装置発光光となる。図4(a)に示したように、支持具17を含め波長変換部材15をやや厚めとした構成では、支持具17の少なくとも内側面をリフレクタ13の表面反射条件(反射率や拡散性や鏡面性といった表面状態)に近いもので形成することで、支持具17の厚みがある場合でも、支持具17が光特性面で悪影響を与えることがなく、およそ目的とする配光をつくり出すことが可能である。
図4(b)の例では、リフレクタ13の内傾斜角と波長変換部材15の支持具17の開口部23の内傾斜角を略等しくして、さらに傾斜が略段差なく連続的になるような構成を採用している。この例では、可能な限りリフレクタ13の形状と連続形状(段差がないような形状)になるように支持具17を構成することで、段差による光反射損失を抑え、支持具17の厚みがある場合でも、支持具17が光特性面で悪影響を与えることがなく、およそ目的とする配光をつくり出すことが可能である。また、図4(c)の例では、波長変換部材15が支持具17を備えず、波長変換材料16のみを備えた構成を採用している。なお、色変換の機能は波長変換部材15が支持具17を備えるか否かに関わらず波長変換材料16の有無で決まる。そのため、装置構成や着脱方式を工夫することよって、このように波長変換材料16をそのまま波長変換部材15として用いることができる。この例によれば、簡略化された装置構造を実現することが可能となる。
上記のように、図4(a)の構成では、リフレクタ13は、光を入力するための開口部を下側に有している。波長変換部材15が具備する波長変換材料16は、LEDパッケージ11から発せられる第1の光の波長を異なる波長に変換して第2の光(波長変換光)をリフレクタ13の開口部に入力する。波長変換部材15が具備する支持具17(波長変換材料支持体)は、波長変換材料16の外周面に接して波長変換材料16を支持する。ここでは、支持具17の内周面の反射特性をリフレクタ13の反射特性と略同じにすることにより、反射性能の劣化を防止している。一方、図4(b)の例では、波長変換材料16の1つの面がリフレクタ13の開口部と略同形に成形されリフレクタ13の開口部に接することにより、反射性能の低下を防止している。
図5(a)は波長変換部材15の上面図、図5(b)は図5(a)のC−C断面図、図5(c)は図5(b)の丸印内の拡大図である。図5(d)〜(k)は本実施の形態の変形例における、図5(a)及び(b)に対応する上面図及びC−C断面図である。
図5(a)及び(b)において、波長変換部材15は、波長変換材料16をそれぞれのLEDパッケージ11の上に個別に配置して構成されている。波長変換部材15は、スライドして発光モジュール10の本体に取り付けたり、発光モジュール10の本体から取り外したりすることができ、スライド操作用の取っ手24を一端部に備えている。なお、波長変換部材15は、発光モジュール10に搭載されたLEDパッケージ11全てに対して1つの部材を用いてもよいし、発光モジュール10に搭載されたLEDパッケージ11のうち、半分に1つの部材を用い、残り半分に別の1つの部材を用いるといった形態も可能である。即ち、1つの発光モジュール10に対し、波長変換部材15を1つ又は2つ以上用いることができる。つまり、波長変換部材15は、複数のLEDパッケージ11全ての発光面を覆うように一体成形された部材であってもよいし、あるいは、複数のLEDパッケージ11のうち少なくとも2つの発光面を覆うように一体成形された部材と残りのLEDパッケージ11の発光面を覆う1つ以上の部材との組み合わせであってもよい。いずれの場合も、波長変換部材15は、LEDパッケージ11全てから発せられる第1の光の波長を異なる波長に変換して第2の光を発する。図5(c)において、波長変換材料16は、例えば樹脂バインダ25の中に、LEDパッケージ11の光により励起される蛍光体26と、発光効率向上等の目的で光拡散フィラー27とを混合させたようなもので構成されており(蛍光体26、光拡散フィラー27については後述する)、それが例えば支持具17に接着層28を介して固定等されている。ここでは、波長変換材料16は透光性樹脂材料である樹脂バインダ25で蛍光体26をバインドした材料として構成しており、樹脂バインダ25は例えばシリコーン樹脂(ゴムやシート状の軟質、又は、硬質)のような材料で形成する。ゴム状シリコーンで形成した場合には、薄型平坦形状とする。これにより、波長変換材料16に蛍光機能をもたせるとともに熱膨張等に対する柔軟性や耐候性を高めることができる。
図5(d)及び(e)の例では、波長変換材料16をLEDパッケージ11全体の上に配置して波長変換部材15を構成している。図5(a)及び(b)に示した波長変換部材15では、波長変換材料16がLEDパッケージ11の発光面よりやや広い程度の面積を必要とするのみであり、波長変換材料16を効率的に使用している。一方、図5(d)及び(e)の例では、波長変換部材15の波長変換面積を広くとるように波長変換材料16を薄手の支持具17で挟み込むように取り付けている。ここで、図5(d)及び(e)の例における波長変換部材15を備えた発光モジュール10の構成例を示す。
図6(a)は図5(d)及び(e)の例における波長変換部材15を備えた発光モジュール10の上面図、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。なお、図6(a)は図1(a)と同じ図になっている。
図6(a)及び(b)の例では、波長変換部材15の構造として、波長変換材料16が少なくとも各々のLEDパッケージ11の発光面(この例では全LEDパッケージ11の上部)を覆うように波長変換材料16が共通の支持具17によって支持された構造を採用している。このため、波長変換部材15の1度の交換作業で容易に全LEDパッケージ11の発光色を目的の光色に調色することが可能である。なお、前述した図4(c)の例における波長変換部材15の場合、図6(b)に示した支持具17の部分にも波長変換材料16が延設されることになるが、同様の効果を得ることができる。
図5(f)及び(g)の例では、波長変換材料16をそれぞれのLEDパッケージ11の上に個別に配置し、透光性材料である透光性表面保護材29と透明樹脂30で挟み込んで波長変換部材15を構成している。この例では、基材のPET(ポリエチレンテレフタラート)材料やポリカーボネート材料等からなる薄い透明樹脂30の上に、バインダに蛍光体26を含んだような波長変換材料16を印刷あるいは塗布等して、さらに表面を透光性表面保護材29で例えばラミネート加工等により覆って波長変換部材15を構成してもよい。このとき、バインダはシリコーンやアクリル系材料等を主剤とするもので、基材である透明樹脂30や保護材料である透光性表面保護材29との接着性を保つようなもので構成する。また、図5(f)及び(g)の例での波長変換材料16は、前述したような蛍光体26混合のシリコーンシートとして予め用意したものを、接着剤等を用いて貼り付けるように構成してもよい。このように、波長変換部材15は、透光性を有する板状又はシート状の部材とし、波長変換材料16をLEDパッケージ11の発光面に対向する領域のみ(LEDパッケージ11に対向配置される波長変換部材15のLED対向面領域のみ、即ち、LED表面領域部分のみ)に具備するように構成することができる。
図5(h)及び(i)の例では、波長変換材料16をそれぞれのLEDパッケージ11のおよそ発光面のみを覆うように個別に配置して波長変換部材15を構成している。即ち、この例では、波長変換材料16の適用領域をLEDパッケージ11のおよそ発光面の領域(図中、円形状の領域)に合わせるように波長変換部材15を構成している。現在、波長変換材料16は安価とはいえないため、このように波長変換材料16をその機能を果たす必要最小限の領域に制限した構成とすることで使用材料の量を抑え、低コストの発光モジュール10を提供することができる。
図5(j)及び(k)の例では、細長い支持具17の一側面にLEDパッケージ11の個数分の凸部31を設け、凸部31の開口部23の内側にある波長変換材料16をそれぞれのLEDパッケージ11のおよそ発光面のみを覆うように配置して波長変換部材15を構成している。即ち、この例では、細長い支持具17の一側面に、波長変換材料16がLEDパッケージ11のおよそ発光面の領域を覆うように複数の凸部31を形成して波長変換部材15を構成している。これにより、図5(h)及び(i)の例と同様に波長変換材料16の使用材料の量を抑え、低コストの発光モジュール10を提供することができる。また、後述する図8(c)に示すような細長い発光モジュール10の場合にはその長手側面から波長変換部材15を簡単に着脱可能とする効果を奏する。
なお、波長変換部材15として、図5に示したもの以外のものを用いてもよく、例えば後述する図19、図20、図21に示したものを薄型成型して用いてもよく、この場合でも調色機能や演色改善機能を得ることができる。
波長変換部材15を装着した際、発光モジュール10を上面から見ると図3のようにおよそリフレクタ13底部のLEDパッケージ表面位置22に相当する領域表面に波長変換材料16が現れる。波長変換材料16は後述するように単色あるいはいくつかの色で発光する蛍光体を含むが、通常、自然光の下ではその蛍光体が色付きして見える。したがってこのように波長変換材料16を、光源部であるLEDパッケージ11の近傍直上の、少なくともLEDパッケージ11の発光面を覆う領域に限定するように組み込むことで、外部から消灯時の発光モジュール10を眺めた際、色付きして見える部分をかなり制限することができ、発光モジュール10の意匠性やデザイン性を損なうことなく、純粋に調色機能だけを与えることが可能となる。
また波長変換材料16をLEDパッケージ11の直上部に配置するとともにそれをリフレクタ13下部に配置することで、予め発光モジュール10で必要として設計した配光制御機能を略そのまま保ち、発光モジュール10の発光色のみを変更することができる。即ち、発光モジュール10内のある光色のLEDパッケージ11を、単純に他の光色のLEDパッケージ11と置換したのと同様の効果が得られる。仮に、個々の実装済のLEDパッケージ11を物理的に交換するとすれば、困難で煩雑な作業となるが、本実施の形態によれば、一体化された波長変換部材15の着脱のみで調色できるので、作業が容易であり、部品管理の面でも複数種で多量のLED部品を管理する必要がなく、いくつかの波長変換部材15だけを管理すればよいという利点がある。また、本実施の形態では、発光モジュール10は、発光色が異なる複数のLEDパッケージ11を用いた調光制御を行うものではないため、複雑な制御回路が不要であり、装置価格を低く抑えて提供することが可能である。
なお、上記した波長変換部材15の一体化であるが、例えば図のように装置寸法がかなり長いものに対しては、例えば装置内のLEDパッケージ11の半数を一度に覆うような、装置長さを2分した短めの一体化部材を用いて着脱するような構成としてもよい。また円形装置でも同様であり装置面積が大型化する場合には、やはり複数の一体化された波長変換部材15を用い構成してもよい。特に大型発光装置の場合には、意図してそのような構成とすることで、波長変換部材15の装置着脱性あるいは交換性を向上させることができる。
図7(a)は波長変換材料16を装着しない場合の発光モジュール10の上面図、図7(b)は図7(a)のA−A断面図である。
図7(a)及び(b)において、発光モジュール10は、調色の必要がなく、LEDパッケージ11そのものの光を発するものとしており、そのため、波長変換材料16を備えず支持具17だけを備えている。即ち、発光モジュール10は、波長変換部材15が取り外された状態となっている。このように波長変換の必要がない場合には、波長変換材料16のない支持具17を装着するか、あるいは、蛍光材料が混入していない、即ち、波長変換機能のないクリアな透光性材料を備えた支持具17を装着することでLEDパッケージ11とリフレクタ13との間の隙間(光損失の要因となる)をなくし、必要配光を良好な発光効率で実現することができる。例えば波長変換材料16が厚さ数百μm程度の薄手の板材であれば、波長変換材料16を装着しない場合には、同程度の厚み、即ち、数百μm程度の透過率の高い透明板材(透光部材)を代わりに装着すればよい。
上記のように、波長変換の必要がない場合向けとして、透明樹脂材料(例えば図5(c)で説明した蛍光体バインド材料として用いた透光性シリコーン材料)等で構成したものを用意し、それを波長変換部材15の波長変換材料16部分に装着するようにしてもよい。この場合も、図4(a)に示した構成のように、支持具17の少なくとも内側面をリフレクタ13の表面反射条件(反射率や拡散性や鏡面性といった表面状態)に近いもので形成するか、あるいは、図4(b)の例のように、可能な限りリフレクタ13の形状と連続形状(段差がないような形状)になるように支持具17を構成することで、リフレクタ13と支持具17の内側面が材料特性的に、あるいは、形状的に連続するものとなり、波長変換作用を必要としない場合でのLEDパッケージ11周辺部での反射特性、配光特性を良好に保つことができる。
本実施の形態では、波長変換材料16を少なくともLEDパッケージ11の発光領域を覆うようにその直上近傍に配置することで、LEDパッケージ11の光の略全直接光が波長変換材料16に効率よく照射されるため波長変換効率がよい状態で使用できる。また、波長変換材料16の使用面積を概ねLEDパッケージ11上面積、あるいは、LEDパッケージ11の発光部に相当する領域のみとする構成とすれば、使用材料面でも安価な構成とすることができる。さらに、本実施の形態において波長変換材料16はLEDパッケージ11の表面樹脂(封止樹脂やレンズ)の屈折率に比較して同等以上とし、さらにLEDパッケージ11の表面封止樹脂に接するような取り付け構造として用いるようにしてもよい。この場合には、LEDパッケージ11の表面樹脂と波長変換材料16との間に空気層が介在せず材料境界付近での屈折率差を少なくできるため、封止樹脂と波長変換材料16との境界面での光反射を少なくして、かつ、装置発光面側への光取り出し効率を高めることが可能となる。したがって、発光モジュール10の発光効率を高めることができる。つまり、本実施の形態において、LEDパッケージ11の発光面が透光性を有する透光材料で覆われている場合、波長変換部材15は、当該透光材料に接するように取り付けられてもよい。これにより、LEDパッケージ11と波長変換部材15との間に隙間ができないようにすることができる。
上述のように、波長変換材料16がLEDパッケージ11の表面樹脂領域(即ち、発光面)に接するように波長変換部材15を配置することで、波長変換材料16にLED発光光が通りやすくなり、波長変換材料16内の蛍光体の励起効率が高まるため、光特性(色の再現性)を向上させることができる。このとき、LEDパッケージ11の発光面及びそれに接する波長変換材料16の面がいずれも略平坦であれば、波長変換材料16がLEDパッケージ11の発光面に密着するように波長変換部材15を配置することで、波長変換効率がさらに高まる。また、波長変換材料16がLEDパッケージ11の発光面の全面に接するように(望ましくは、密着するように)波長変換部材15を配置することで、波長変換効率がより一層高まる。一方で、波長変換材料16がLEDパッケージ11の発光面に接しないように波長変換部材15を配置する場合には、例えば波長変換部材15の配置位置や表面形状に対する制約が少なくなる(例えば図2(b)で示したLEDパッケージ基板20とLED封止樹脂21との段差や、LED封止樹脂21の表面の凹凸形状を考慮しなくてよくなる)。そのため、波長変換部材15の着脱性や交換性が高い器具構造を採用しやすくなる。即ち、設計の自由度が高まる。
以上のことから、使用するLEDパッケージ11は砲弾型や表面凸レンズを備えたタイプでも対応可能であるが、一体型で全てのLEDパッケージ11の発光表面全体を覆い、発光モジュール10に着脱可能とする構成の波長変換材料16(あるいは波長変換部材15)は大型化あるいは厚くなるとともに、装置着脱構造自体が複雑化する傾向にある。そこで本実施の形態に適用するLEDパッケージ11を例えば図2に示したような発光表面がおよそ平坦な構造をとる面実装タイプのものを用いることが望ましく、その場合には全LEDパッケージ11を覆う一体型の波長変換材料16の平坦薄型化や、装置着脱構造をスライド方式等簡単なものとすることができる。つまり、本実施の形態では、LEDパッケージ11は発光面が略平坦に成形されることが望ましく、この場合、板状の部材である波長変換部材15は、1つの板面がLEDパッケージ11の発光面と対向するように取り付けられる。
図8(a)〜(d)は発光モジュール10の波長変換部材15の着脱構造の例を示す断面図である。
図8(a)〜(d)において、目的とする波長変換部材15の交換による調色を実現するため、発光モジュール10に、波長変換部材15の着脱用の波長変換部材装着部32を設けている。図8(a)の例では、発光モジュール10の長手方向に沿って波長変換部材装着部32の凹溝をもたせた構成を採用しており、その溝に合わせて波長変換部材15を着脱可能としている。つまり、この例では、波長変換部材15が、発光モジュール10の本体に設けられた溝に沿ってスライドして挿入される。図8(b)の例では、リフレクタ13が波長変換部材15の取り付け高さ面で上下2分されるような構成を採用しており、リフレクタ13上部を一度外し波長変換部材15の着脱を可能としている。つまり、この例では、リフレクタ13が、LEDパッケージ11から遠い順に、互いに着脱自在の上部と下部とに分かれるようになっており、波長変換部材15が、リフレクタ13の上部と下部との間に取り付けられる。リフレクタ13上部と下部の間にはそれらが容易に外れない機構(引っ掛け止めやネジ止め等)を有するように構成する。なお、例えばリフレクタ13上部と下部の片側(長手方向あるいは短手方向)をヒンジ等で接続し、波長変換部材15の交換時にリフレクタ13上部と下部とが完全に分離しないような構成を採用してもよい。図8(c)の例では、発光モジュール10の長手方向側面側に長手方向に沿って波長変換部材装着部32の溝を設けた構成を採用しており、この溝を介して波長変換部材15をスライドさせて着脱可能としている。つまり、この例では、図8(a)の例と同様に、波長変換部材15が、発光モジュール10の本体に設けられた溝に沿ってスライドして挿入される。図8(d)の例では、リフレクタ13が波長変換材料16と一体化しており、リフレクタ13ごと波長変換材料16を上方に持ち上げられるような構成を採用しており、波長変換部材15の着脱を可能としている。これらのような構成により、波長変換部材15がLEDパッケージ11を一体で全体的に覆うとともに、波長変換部材15を容易に交換可能とすることができる。また、波長変換部材15を用いない場合にはLEDパッケージ11の発光色で発光する発光モジュール10として機能する。ここで、図8(a)〜(d)の例では、波長変換部材15の取り付け位置をLEDパッケージ11の発光面直上としているが、波長変換部材15をLEDパッケージ11の発光面からある程度の距離をおいて配置する構成を採用してもよく、この場合でもLEDパッケージ11からの光の波長変換が可能である。
前述したように、発光モジュール10は、短波長光を多く含む白色LEDを用いた装置として構成することが望ましい。このような構成を採用すると、短波長光成分比率が低い白色LEDを用いる場合に対し、相対的に波長変換材料16を強く励起し発光強度を高めることができる。したがって波長変換部材15により効率よく光色変換を行うことができ、また発光モジュール10の発光効率を高める効果を得られる。さらに後述するように波長変換材料16が赤色発光する蛍光体を含むように構成することにより、LEDパッケージ11よりも高演色性の低色温度の発光モジュール10を実現できる。また、その蛍光体の含有割合を変えた複数の波長変換部材15を交換して用いることで、例えば元のLEDパッケージ11の光色をJIS照明光色で昼光色とした場合には、それと同等かあるいは低色温度で、高演色性の昼白色、白色、温白色、電球色の光を切り換えて実現することができる。また演色性を追求しない場合には、効率を重視したやはり略低色温度の白色光を発する発光モジュール10を実現することができる。その他、蛍光体種類を限定しない場合には、蛍光体種類を変えた波長変換部材15の差し替えによりカラフルな光色を広い範囲で得ることもできる。
図9(a)は発光モジュール10を用いた照明器具33の底面図、図9(b)は図9(a)のD−D断面図、図9(c)は図9(b)の部分拡大図である。図9(d)は本実施の形態の変形例における、図9(c)に対応する部分拡大図、図9(e)は当該変形例における波長変換部材15の使用形態を示す図である。なお、ここでは発光面を上面ではなく、底面として扱っている。
図9(a)及び(b)において、照明器具33は、発光モジュール10を設置した器具の一例である。照明器具33は、それぞれ2つの発光モジュール10が設置された2つの照明器具発光部34、空調吹き出し設備等を配置できる予備スペース35を備える。2つの照明器具発光部34のうち、片方の照明器具発光部34の表面(発光面)に防眩用の(光を所定の方向に反射する)ルーバー36が配置されている。図9(c)において、照明器具発光部34は、照明器具発光部筐体37内に発光モジュール10、電源回路38、取り付け部39(放熱機能付き)を備える。本実施の形態において、発光モジュール10を照明器具33の取り付け部39から取り外しやすい発光要素とすれば、その波長変換部材15の着脱を行うことで、比較的容易に照明光の色温度を変えることができる大型の照明器具33を提供することができる。
照明器具33としてはこのようにルーバー36を用いる場合が少なくなく、このような場合、ルーバー36の側面に発光モジュール10の発光光に励起して波長変換するような波長変換材料をもたせるような構造としてもよい。このような構成にすることで外部から照明器具33を観察する場合、ルーバー36表面では蛍光変換光が反射的に表面発光することになり、照明器具発光部34としては発光モジュール10の発光光とその波長変換光との混色光を発することになり、このような構成でも調色効果や演色改善効果を得ることができる。また、ここでルーバー36表面に適用する波長変換材料は発光モジュール10で用いる波長変換材料16と同じものでも異なるものでもよく、さらにルーバー36自体も交換可能なものであるため、相異なる波長変換材料を備えた異なるルーバー36を、照明器具33の使用環境に合わせて取り替えて使用することができる。また外部からこのような照明器具33を見たときに、特にルーバー36表面とその周辺で風変わりな色合いの概観を作り出すことが可能となり、意匠性を高めることもできる。
図9(d)及び(e)の例では、図9(c)の構成とは異なる位置に波長変換材料16が適用されている。この例のように照明器具発光部34全体を覆うような透明カバー40に波長変換材料16をもたせるようにしてもよい。このような構成にすることで、調色を行う際には外部から他の波長変換材料16を有する透明カバー40と交換するだけで、容易に色を変えることができる。また、波長変換材料16を少ない面積で有効に使用する目的で、図9(e)に示すようにそれを透明カバー40表面で略発光モジュール10の発光面のみに配置するような構成としてもよい(この例では、発光モジュール10の長手方向に沿って波長変換材料16を連続形成している)。この場合、透明カバー40が発光モジュール10のリフレクタ13上部開口部に接してその領域を塞ぐように波長変換材料16を配置させることで、照明器具33内で光漏れすることなく効率よく調色することが可能となる。この際の透明カバー40の具体的構成は例えば後述する、透光材料上に波長変換材料16を設けたり、透光材料に部分的に波長変換材料16を混合させたりするような構成とすることが可能である。
上記のような照明器具33は例えばオフィス空間のシステム天井に設置可能であり、ユーザのニーズに合わせ室内照明光色を演色性よく変更することができる。LEDパッケージ11の発光色を高効率の昼光色、あるいは、それよりやや色温度の高い光色とすれば、予め用意した波長変換部材15の交換により、演色性の高い昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色光を作り出すことができる。
図10(a)は本実施の形態の変形例における発光モジュール10の上面図、図10(b)は別の変形例における発光モジュール10の側断面図である。
ここまで説明した発光モジュール10のリフレクタ13の開口形状は逆四角錐状であったが、特にその形状の限定はなく、図10(a)の例のように逆円錐状であってもよい。なお、図10(a)のA−A断面図は、図1(b)や図6(b)等と同じになる。また、ここまで説明した発光モジュール10の波長変換材料16はLEDパッケージ11の上方、あるいは、LEDパッケージ11の上方にあるリフレクタ13のさらに上方に配置されていたが、異なる位置に配置されてもよく、図10(b)の例のようにLEDパッケージ11に対して垂直に配置されていてもよい。図10(b)の例では、波長変換材料16がLED基板12に立設されるとともに、側断面が円弧状のリフレクタ13がLEDパッケージ11から上方向等に発せられる光を横方向等に反射して波長変換材料16を通過させるように設置されている。
図11(a)〜(c)は本実施の形態の変形例における発光モジュール10の断面図及び上面図である。
ここまで説明した発光モジュール10自体の形状は長方形状であったが、特にその形状の限定はなく、図11(a)〜(c)の例のように円形状であってもよい。図11(a)の例では、発光モジュール10が個々のLEDパッケージ11の周囲にリフレクタ13を1つずつ有し、全てのLEDパッケージ11と全てのリフレクタ13との間に一体成形された波長変換材料16が取り付けられている。これにより、リフレクタ13の機能を損なわず、元々の発光源であるLEDパッケージ11のおよそ発光部領域でのみ波長変換作用を与えることができるため、異なる波長変換材料16を有する波長変換部材15を着脱可能としたことで装置概観としても何ら大きな変化なく調色することができる。図11(b)の例では、発光モジュール10が複数個のLEDパッケージ11の周囲にリフレクタ13を1つ有し、全てのLEDパッケージ11と1つのリフレクタ13との間に一体成形された波長変換材料16が取り付けられている。このようにリフレクタ13の開口部面積以上の波長変換材料16を用いた波長変換部材15を着脱可能としたことで比較的容易に調色を行うことができる。図11(c)の例では、発光モジュール10が複数個のLEDパッケージ11の周囲にリフレクタ13を1つ有し、個々のLEDパッケージ11と1つのリフレクタ13との間にLEDパッケージ11ごとに1つずつ波長変換材料16が取り付けられている。このように各LEDパッケージ11の発光面上のみに波長変換材料16を配置する波長変換部材15を着脱可能とすることで比較的容易に調色を行うことができる。
なお、後述する実施の形態2のように、表面カバー14に波長変換材料16を設け、図11(a)〜(c)の例とは波長変換材料16(あるいは波長変換部材15)の着脱位置を変えて、その表面カバー14自体を着脱することでも所望の光色変換を可能とすることができる。この場合、波長変換領域へのLEDパッケージ11の光の入射の機会が増える(リフレクタ13と波長変換材料16で囲まれる空間で多重反射するLEDパッケージ11の光の比率が高まるため波長変換材料16への入射比率が高まる)ため波長変換効果の高い発光モジュール10を提供することができる。また、波長変換量を低めに抑えるように波長変換材料16を少量に調整することも可能である。
ここで、LEDパッケージ11は前述したようにJIS照明領域の比較的色温度が高く発光効率の高い白色、昼白色、昼光色のいずれかであるように構成することが望ましい。市販のLEDパッケージ11では通常、発光効率重視タイプと演色性重視タイプがあり、前者は短波長側成分(LEDチップ19の波長付近の発光強度)が高く演色性が低めであり、後者はそれに比較してストークスシフトの大きい長波長成分を有するため短波長成分が弱く発光効率が低めであるといった特徴がある。本実施の形態では発光効率を高めに維持して効率よく光色変換を行う目的から発光効率重視タイプのLEDパッケージ11を用いることが望ましい。
照明分野では照明色光の平均演色評価数Raが80以上であれば、色再現性の高い照明として取り扱われることが多い。しかし、上記の発光効率重視タイプのLEDパッケージ11ではRaが70程度(即ち、Raが80未満)のものが多い。本実施の形態によれば、波長変換部材15を用いて色温度を目標の色温度へ変換する際にRaも改善可能であり、結果的に良質の照明光を得ることができる。なお、平均演色評価数Raが80以上の光を発するLEDパッケージ11に対しても、その良質の分光スペクトルに合わせて材料構成を調整した波長変換部材15を用いることで、Raを維持、さらには改善可能であり、やはり良質の照明光を得ることができる。即ち、高演色照明用途を前提とした色温度変換が可能になる。
なお、市販の有機系顔料を用いた調色フィルムを用いた場合には、自在に目標色度に調整ができない、目標色度に近い同等の相関色温度に調整できたとしてもRaが減少する、発光効率の低下を招くといった現象が起きることが少なくない。また、そのような調色フィルムは、耐環境性が低く、退色あるいは変色しやすいため、近年LED照明用途で求められている寿命(数万時間)の間、良好な光特性を保つことが難しい。一方、本実施の形態では、波長変換部材15を用いることでLEDパッケージ11の平均演色評価数Raによらず、LEDパッケージ11とは異なる目標色度の再現が可能であり、さらに演色性改善を行うことができる。また、波長変換部材15は、蛍光による色変換を行うため、上記のような調色フィルムに比較して高効率で色変換を行うことができる。さらに、波長変換部材15を耐環境性の高い無機蛍光体や樹脂材料で構成することで、長時間良好な光特性を維持することができる。
LEDパッケージ11をJIS照明領域の昼光色よりやや高色温度のパッケージとしてもよい。この場合、波長変換材料16なしでも概ね白色であるため照明光源として十分使用することができ、さらに大きな短波長成分を有するためLEDパッケージ11として波長変換材料16の励起に有利となる。
以上のように、発光モジュール10の光源であるLEDパッケージ11として、そもそも白色光生成に使用する青みを有するLED発光成分を多くもち、さらに発光効率が良好なものを適用することで、本実施の形態において波長変換部材15により調色を行った際、効率よい波長変換を行うことができ、演色性のみならず発光効率も良好な特性とすることができる。
なお、LEDパッケージ11として蛍光体等の波長変換材料を含まない青色、青紫、又は、紫外線LEDを用いて、外部より着脱可能な波長変換部材15を有するように発光モジュール10を構成してもよい。この構成では、波長変換部材15を装着しない場合には、発光モジュール10は青色発光装置として機能するが、波長変換材料16を透光性のある樹脂バインダ25に青色、緑色、黄色、橙色、赤色等に励起発光する複数の蛍光体26を所定の混合比で配合した材料構成とすることで、例えば昼光色〜電球色の任意のJIS照明白色を作り出すことが可能である。さらに、それら配合比を変えた波長変換材料16を交換して装着することで発光モジュール10の光の色変換が可能となる。このとき、光源であるLEDパッケージ11の光は、蛍光体26の励起に対しては通常励起効率が高くなる方向に作用する青色より短波長の光であるため、色変換効率がよく、したがって発光効率の高い発光モジュール10を提供することができる。
前述したようにLEDパッケージ11を白色、昼白色、昼光色、又は、それよりやや高色温度の光を発するものとして構成する場合、その発光色はxy色度座標で示されるJIS照明領域のうち、黒体軌跡よりy値が高い領域であるように構成することが望ましい。後述する図13のxy色度図にて各四角形で囲まれる照明領域のうち黒体軌跡より上部に位置する領域の光色は、その発光成分が同色温度の黒体軌跡よりy値が低い光色に対して、発光スペクトル上で比較的青色と赤色の中間成分(緑色〜黄色成分)を多く含み、それは比視感度が高い領域の成分であるため、同じ色温度領域の中でも発光効率が比較的高めの領域である。したがって特にLEDパッケージ11の光色より低色温度のJIS照明色を得るような場合、発光効率の低下を少なく抑えるとともに、演色性の高い色光を得ようとする場合にも発光効率を高く維持することができる。さらに後述するような波長変換材料16に用いる赤色蛍光体は、青色領域以外の青緑色〜黄緑色付近の波長成分にも励起する特性を有するものが少なくなく、その場合、このようなLEDパッケージ11の発光成分が効率よく蛍光体26を励起するように作用する。そのため発光効率の高い発光モジュール10を提供することが可能である。
また、LEDパッケージ11を上記同様に白色、昼白色、昼光色、又は、それよりやや高色温度の光を発するものとして構成する場合、その発光色はxy色度座標で示されるJIS照明領域のうち、黒体軌跡よりy値が低い領域であるように構成してもよい。図13のxy色度図にて各四角形で囲まれる照明領域のうち黒体軌跡より下部に位置する光色は、上述したy値が高い領域に比較して、やや蛍光体による黄色や緑色の発光成分が少なく、LED励起強度の比率がやや高い白色光領域である。したがってLEDパッケージ11の発光波長分布としては、波長変換材料16の励起効率を高める短波長成分(LED発光成分)を高い比率で含む。即ち、そもそもLED励起波長から赤色波長までの中間の成分比率が高くないこともあり、そのため波長変換材料16で赤色蛍光体及び青色〜赤色蛍光体の複数蛍光体を用い、広い白色領域の調色を行うことができるとともに、良好な発光効率を維持しつつ演色性を高めることもできる。
また、波長変換部材15の波長変換材料16は、少なくとも青色光に励起発光する赤色蛍光体(第1の蛍光体)を含むように構成することが望ましい。具体的には、波長変換材料16に、LEDパッケージ11から発せられる略白色の光の一部により励起されてピーク波長が630〜670nmの範囲内にある光を発する第1の蛍光体を混合する。このような構成によりLEDパッケージ11の短波長励起光を吸収し、演色性面で不足している長波長成分を与えることができ、低色温度に調整できるとともに演色性も改善できる。図12はそのような構成の発光モジュール10の発光スペクトルの制御効果の一例を示した図である。長波長発光成分を有する波長変換材料16の適用により、それがLEDパッケージ11の短波長光を吸収し長波長成分を発光するためおよそ図12に示すようにスペクトル形状が移り変わる。
波長変換部材15の波長変換材料16は、上記の赤色蛍光体以外に少なくとも青色光に励起発光する、青色発光波長ピークと赤色発光波長ピークとの間に発光波長を有する第2の蛍光体を含むように構成してもよい。例えば第2の蛍光体を発光色が青緑色〜橙色の蛍光体とすることで、波長変換材料16を介しての発光スペクトルにおいて標準比視感度曲線側(V(λ))の発光成分を強めることができ、低色温度調整とともに発光効率を高く維持することができる。また、元々のLEDパッケージ11の発光スペクトルで不足している青色領域と黄色領域との中間のスペクトル成分を与えることができ演色性を改善することも可能である。さらに、赤色蛍光体のみを含む波長変換材料16を用いて白色変換する波長変換部材15に対して、緑色蛍光体を混入させることで色合いを、例えばxy色度座標上でy値の高い方向に修正する効果も有している。図12のようなスペクトル変化をする波長変換材料16の装着前後の色度変化をxy色度座標上で示すと、およそ図13のようにx値が大きい方向にシフトすることになる。
上記のような効果を与える蛍光材料として例えば、赤色系ではCaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、αサイアロン系蛍光体等を挙げることができる。特にCaAlSiN3:Euは高耐水性で温度消光が小さい等の利点がある。その他、Ca2Si5N8:Eu、CaSiN2:Euや使用温度領域次第ではCaS:Eu等も適用可能である。これらの蛍光体26を樹脂バインダ25と混合させ均一撹拌させ、色むらが出ないような波長変換材料16として用いる。例えば粒径5μm以下で用いることで分散性や混合性のよい波長変換材料16を形成することができ、一方それより大きめの粒径(10μm程度)で用いれば粒子表面積が大きく励起効率がやや高めの波長変換材料16を得ることができる。またナノサイズ粒径としても分散性がよくなるため空間的色変換がむらなく良好となる。また、緑色系としてはCa3Sc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce等、耐候性のよい材料、また、SrGa2S4:Eu等を用いることができる。緑色〜黄色系としては(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu等、その他、αサイアロン系やβサイアロン系蛍光体等を用いることができる。
ここで実際に市販のLEDパッケージ11に波長変換材料16を用いた試験結果を示す。図14は発光モジュール10に波長変換部材15を装着した場合の光特性変化の試験結果を示す表である。
図14において、(1)、(4)、(8)は市販のLEDパッケージ11のみを用いた場合(波長変換部材15を装着しない場合)の試験結果である。(1)、(8)はそれぞれ日亜化学工業製NS6W083BTの昼白色発光効率重視タイプ、同じく昼白色演色性重視タイプを用いた場合である。これらはほぼ同じ色温度であるが、その発光タイプが異なる。また、(4)は日亜化学工業製NS6W083BTの昼光色発光効率重視タイプを用いた場合であり、これは(1)や(8)のものより高色温度の昼光色LEDである。波長変換材料16は厚さ200μm程度のシリコーンゴムに蛍光材料を混入しシート状に形成したものである。例えば図14中、(2)の(1)+赤wt2%は、(1)のLEDパッケージ11を搭載した発光モジュール10に、シリコーンシート中に重量混合比で2%の赤色蛍光体(CaAlSiN3:Eu2+、ピーク波長630〜670nm、半値幅約80nm、粒径7μm程度、図24(a)に示す励起スペクトルをもつ)を混合した波長変換材料16を装着したことを表している。また、(7)の(4)+赤wt2%+緑wt4%は、(4)のLEDパッケージ11を搭載した発光モジュール10に、シリコーンシート中に重量混合比で2%の赤色蛍光体に加えて緑色蛍光体((Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu、ピーク波長530nm、半値幅約60nm、粒径10μm程度、図24(b)にS1として示す励起スペクトルをもつ)を重量混合比で4%混合した波長変換材料16を装着したことを表している。
図15は(1)〜(3)における発光モジュール10の相対発光スペクトルを示す図である。図16は(5)及び(7)における発光モジュール10の相対発光スペクトルを示す図である。図17は(1)〜(7)における発光モジュール10の色度点を示すxy色度図である。
図15から、赤色蛍光体の比率を高めた場合、短波長成分が吸収され、長波長成分がより発光することがわかる。このように、赤色蛍光体比率を高めるにしたがって長波長成分の大きい低色温度光を生成することができる。図14に示したように、試験では、色温度が(1)で5400K(ケルビン)、(2)で4300K、(3)で3100Kとなった。またそのときの相対発光効率E、平均演色評価数Ra(Ra=100のとき太陽光(自然光)による物の見え方と同じ)がそれぞれ(E,Ra)=(1.0,70)、(0.86,77)、(0.70,80)となった。このように発光効率は低めにシフトするものの演色性は高い方向に変化した。
一方、約5000Kの2タイプの昼白色LEDの特性は発光効率重視タイプのみの(1)で(E,Ra)=(1.0,70)、演色性重視タイプのみの(8)で(0.69,92)であった。現時点ではこの同じLEDシリーズでこの両者の演色数の中間に位置するような製品ラインナップが存在せず、このようなことは他メーカのものにおいても珍しくない。そこで、そのような中間的な光を作り出す目的で昼光色LEDに前述した薄手の波長変換材料16を被覆し特性を測定した。その結果が(5)であり(0.80,81)となり、目的とした光色を得ることができた。
さらに(5)では図17のように色度がやや昼白色領域(N)の下限にきている。そこでさらに内側領域に制御することを目的として緑蛍光体を加えた(7)では(0.79,76)となり、やはり(1)と(8)の中間に位置し、発光色は黒体軌跡より上側領域に制御された。この際の発光スペクトルの違いは図16のようになった。これは、緑色成分を加えたことで長波長の発光成分比率がやや減少し、その代わりに中間波長成分が増加することを示している。
以上のように目的とする色温度より高色温度のLEDを用い波長変換材料16で被覆することにより、発光効率重視型に対しては演色性改善を、また演色性重視型に対しては発光効率を高い水準に維持することができ、現行LEDメーカのパッケージラインナップにない中間光特性をもつ白色光を得ることもできる。そしてそのような波長変換材料16を用いない場合は光源のLED光色による白色発光(ここでは昼白色又は昼光色)となり、そのままで一般的な照明装置として活用できる利点がある。
第2の蛍光体の一例として、緑領域でも比較的短波長側にピーク波長がある緑色蛍光体を混合した例を示したが、第2の蛍光体としては、LEDパッケージ11が発する光の一部により励起されて、さらにピーク発光波長の短い青緑色光(例えば図15、図16の470〜520nmの波長領域の少なくとも一部の光)を発するものを用いてもよい。具体的には、波長変換材料16に、LEDパッケージ11から発せられる略白色の光の一部により励起されてピーク波長が470〜520nmの範囲内の光を発する第2の蛍光体を混合する。これにより、LEDパッケージ11のLEDのピーク波長を含む470nm以下の波長領域とLEDパッケージ11の蛍光体のピーク波長を含む520nm〜600nmの波長領域との間の領域(LEDパッケージ11が発する光の発光スペクトルにおいて谷間を形成する波長領域)で不足する発光スペクトル成分を補うことができる。この場合、第2の蛍光体は、当該谷間の領域で発光スペクトル成分が最も少ない波長を含む領域の光を発するものであることが望ましい。したがって、第2の蛍光体は、LEDパッケージ11から発せられる略白色の光の一部により励起されて、LEDパッケージ11のLEDから発せられる光のピーク波長より長波長かつLEDパッケージ11の蛍光体から発せられる光のピーク波長より短波長の波長領域(谷間の領域)内でLEDパッケージ11から発せられる略白色の光の発光強度が最小となる波長を含む一定の波長領域の光を発するものであることが望ましい。即ち、第2の蛍光体は、LEDパッケージ11が発する光の発光スペクトルにおいて、およそ谷間を形成する波長領域の中心部付近より短波長の波長成分を吸収して、青緑色波長成分に変換するものが好適である。このような蛍光体を波長変換材料16に混合することにより、LEDパッケージ11の発光量が少ない波長領域にて発光量を相対的に補うことができ、光の演色性の改善効果を一層高めることができる。
LED発光成分のうち、特に短波長成分は波長変換部材15中の蛍光体により吸収される(これにより蛍光体が発光する)ため、LEDパッケージ11自体の発光色は赤みを帯びるように(長波長成分の比率が高まるように)色シフトする(シフト後の色が発光モジュール10の発光色となる)。そのため、波長変換材料16に蛍光体を投入(混合)する際には、当該色シフトの方向性と目標変換色度点によって蛍光体の種類や量を調整することになる。
例えば、赤色蛍光体(第1の蛍光体)に、組成がCaAlSiN3:Euで、ピーク波長約630〜670nm、半値幅約80nm、xy色度座標(x,y)=(0.640,0.360)〜(0.690,0.310)のような材料を用いるとする。この場合、第2の蛍光体として、組成が(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Euで、ピーク波長約507nm、半値幅約60nm、xy色度座標(x,y)=(0.175,0.561)程度の発光スペクトルを有するもの(図24(b)にS1として示すような励起スペクトルをもつ)、あるいは、組成がBaSi2(O,Cl)2N2:Euで、ピーク波長約500nm、半値幅約40nm、xy色度座標(x,y)=(0.100,0.508)程度の発光スペクトルを有するもの(図24(b)にS2として示すような励起スペクトルをもつ)等を用いることができる。その他、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu、Sr4Al14O25:Eu等、略青緑色の光を発するものを用いることもできる。
なお、図24(a)に励起特性(励起される波長成分及び励起量)を示した赤色蛍光体も、図24(b)に励起特性を示した緑色蛍光体も可視光波長領域に励起成分を有する。例えばLEDパッケージ11が白色発光するもの(代表的構成は、前述したように青色LEDチップと黄色系蛍光体との組み合わせ)であれば、それら蛍光体の発光エネルギーとして白色発光のうち略青色〜緑色領域の可視光エネルギーが使われる。したがって、波長変換部材15をそのようなLEDパッケージ11に対して用いた場合に考えられるLEDパッケージ11自体の発光色の色シフト分に配慮して、波長変換材料16の調色設計(複数蛍光体の配合比決定等)を行う。
本実施の形態では、さらに、波長変換材料16内に第1の蛍光体及び第2の蛍光体とは異なる励起特性を有する第3の蛍光体を混合してもよい。つまり、波長変換材料16に、さらに、LEDパッケージ11から発せられる略白色の光の一部により励起されて、ピーク波長が波長変換材料16に含まれる他の蛍光体と異なる光を発する第3の蛍光体を混合してよい。このとき、1種類のみの第3の蛍光体を混合してもよいし、複数種類の第3の蛍光体を混合してもよい。
例えば図14の(1)のような発光効率重視タイプ(低演色)のLEDパッケージ11(発光スペクトルは図15に示している)では、演色性よりも発光効率を重視しているため、演色性重視タイプのLEDパッケージ11に比較して約560nmを中心に視感効率の高い520〜600nm程度の領域の波長成分を多く含んでいる。一方、例えば図14の(8)のような演色性重視タイプのLEDパッケージ11(発光スペクトルは図示していない)や、図14の(3)のような、波長変換部材15を適用した演色性の良好な発光モジュール10(発光スペクトルは図15に示している)では、上記領域の波長成分が少ない。よって、上記領域にて高い吸収(励起)特性を有する材料を混合させることで、波長変換材料16により変換される光の演色改善効果を高めることができる。そのような材料として、黄色成分を多く吸収する青色着色顔料を適用することも考えられるが、この場合は純粋に光吸収材料として機能するため、波長変換材料16の色変換効率が大きく低下してしまう。一方、波長変換機能を有する第3の蛍光体を使用すれば、波長変換材料16の色変換効率を維持しつつ、上記のような演色改善効果を得ることができる。具体的には、波長変換材料16に、相対励起強度が最も強い波長が標準比視感度曲線V(λ)のピーク付近であり(520〜600nmの範囲内)、ピーク波長が標準比視感度曲線V(λ)のピーク波長以上かつ第1の蛍光体のピーク波長以下(630nm以下)の光を発する第3の蛍光体を混合すればよい。
例えば、第3の蛍光体として、図24(c)に示すように、上記領域にて高い吸収特性をもつシリケート蛍光体(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Euであって、前述した第2の蛍光体の例とはSr,Ca,Baの配合比が異なり、橙色に発光するようなものを用いることができる。そのような蛍光体としては、例えばピーク波長600nm、色度(0.576,0.417)、半値幅80nmのものや、ピーク波長610nm、色度(0.599,0.396)、半値幅80nmのもの等を用いることができる。このように、第3の蛍光体は、標準比視感度曲線V(λ)のピークに強い励起帯を有する。
上記のように、第3の蛍光体は、例えば略橙色の光を発する。このとき、LEDパッケージ11から発せられる光に対する、赤色蛍光体(第1の蛍光体)による吸収分を反映した分光特性(色変化の軌跡)と、同じく第2の蛍光体及び第3の蛍光体による吸収分を反映した分光特性(色変化の軌跡)とを考慮し、前述したように、例えば青緑〜緑色に発光する第2の蛍光体を選定する。
上記のような構成を採用することで、特に演色性のよくない白色LEDに対しては低演色性の要因である蛍光体発光領域のピーク部分を吸収することができる。波長変換部材15による変換後の光色は、波長変換部材15に含まれる蛍光体により青色〜黄色強度が抑えられた白色(LEDパッケージ11の発光色)、赤色(第1の蛍光体の発光色)、橙色(第3の蛍光体の発光色)、さらには目標色度に応じて青緑〜緑色(第2の蛍光体の発光色)の光色成分を重ねたものとなる。したがって、本実施の形態によれば、LED単体のスペクトル形状に対して、全波長域で比較的起伏の少ない発光スペクトル形状を示す光を得ることができる。本実施の形態では、JIS照明白色領域内の狭色温度幅での光色変換を含む調色と、さらには演色性の改善を実現することができる。
なお、第3の蛍光体はあまり色味をもたないほうが調色には有利であり、特に、目標色温度の色変化幅がかなり小さく演色改善を重視するような場合には、色の濃さが調色の妨げになるため励起効率は低いものでも構わない。
また、前述したように、波長変換部材15の波長変換材料16は、蛍光体26の粒径と同等粒径の例えば酸化チタン、シリカビーズ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウムのような光拡散フィラー27を含むように構成してもよい。この構成においては波長変換材料16内部での光散乱効率を高めることができ、波長変換材料16内部での光の広がりを助長して色むらの低減、また、発光効率の向上につなげることができる。
以上のように、本実施の形態では、高色温度の白色のLEDパッケージ11を用いた発光モジュール10が、その白色光に励起発光する波長変換部材15を備え、さらに波長変換部材15を交換可能な構成とすることで、発光効率、演色性がともに良好な主にLEDパッケージ11の発光色温度より低色温度の発光光色を、LEDパッケージ11自体を交換することなく容易に実現する発光モジュール10を提供することができる。また変換光色をJIS照明白色領域(昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色)とすることで、発光モジュール10を照明色指定がなされるような空間において汎用の照明器具33に用いて、さらに上述したような波長変換材料16の構成により演色性を高めた良質の照明器具33を提供することができる。
ここで、LEDパッケージ11を青色光とする構成でも波長変換部材15を交換可能とした発光モジュール10として十分な機能をもつものが提供できる。この場合、複数の蛍光体26を用いて波長変換材料16を構成することで白色変換を可能とすることができる。例えば青色光に励起発光する緑色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体等を用いて構成する。しかしながらこの構成の場合、波長変換材料16を適用しない場合は、これまで説明した白色LEDを用いた場合とは異なり、白色ではなく青色の光を発する装置となるため、波長変換材料を適用しない場合には、白色LEDを用いた場合のほうが一般照明用光源に適している。また蛍光シートに含まれる蛍光体種類が少ないほど、光色の均一性や部品管理の点で有利であるため、白色LEDを用いたほうがよい場合がある。
以上説明した発光モジュール10は、光束に関係なくライン、グリッド、ベース照明用、及び、ダウンライト、スポットライト等の一般照明用器具、舞台、美術館、医療向け等の特殊照明装置、ショーケースや冷蔵庫等への機器組み込み用の照明装置、その他、街路灯、エクステリア灯、サイン灯、外壁灯、表示用バックライト等にも幅広く利用することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール10(発光装置)は、青色(430〜480nmのピーク波長をもつ光)、青紫色(360〜440nmのピーク波長をもつ光)、又は、青緑色(470〜520nmのピーク波長をもつ光)の発光色を有するLEDチップ19と、その光に励起して異なる光色に変換する蛍光体26とを含む概ね白色を呈するLEDパッケージ11を備えるとともに、当該LEDパッケージ11の発光成分に励起発光する波長変換部材15を着脱可能としたものであり、波長変換部材15は少なくとも全LEDパッケージ11の発光表面を覆うように波長変換材料16を備えた一体化部材であることを特徴とする。あるいは、発光モジュール10は、複数のLEDパッケージ11の発光表面を覆うように波長変換材料16を備えた一体化部材を単数又は複数用いたことを特徴とする。
LEDパッケージ11の発光色はJIS照明領域の白色、昼白色、昼光色のいずれかであることを特徴とする。あるいは、LEDパッケージ11の発光色はJIS照明領域の昼光色より高色温度であることを特徴とする。また、LEDパッケージ11の発光色はxy色度座標で示されるJIS照明領域のうち、黒体軌跡よりy値が高い領域であることを特徴とする。なお、図17において、条件(3)、(6)も同様にして緑色蛍光体を加えることにより温白色領域(WW)内の色度に調色することができる。
本実施の形態の変形例に係る発光モジュール10は、蛍光体26を含まず青色、青紫色、又は、紫外線の光を発するLEDパッケージ11を備えるとともに、当該LEDパッケージ11の発光成分に励起発光する波長変換部材15を着脱可能としたものであり、波長変換部材15は少なくとも全LEDパッケージ11の発光表面を覆うように波長変換材料16を備えた一体化部材であることを特徴とする。あるいは、発光モジュール10は、複数のLEDパッケージ11の発光表面を覆うように波長変換材料16を備えた一体化部材を単数又は複数用いたことを特徴とする。
LEDパッケージ11はその上部発光面がおよそ平坦であることを特徴とする。
発光モジュール10はLEDパッケージ11の配光制御を可能とするリフレクタ13を、単数又は複数個のLEDパッケージ11周囲に有しており、波長変換部材15の波長変換材料16がLEDパッケージ11発光面上部近傍に、少なくともLEDパッケージ11発光面と同じ領域を覆うように、当該波長変換部材15を装着可能としたことを特徴とする。
波長変換材料16の屈折率は、LEDパッケージ11の表面を被覆する封止樹脂あるいはレンズ等の光学材料の屈折率に比較して同等以上であり、かつ、波長変換材料16がLEDパッケージ11の表面材料に接するように、波長変換部材15を装着可能としたことを特徴とする。
波長変換部材15は波長変換材料16が共通の支持具17(支持体)に設けられた構造であることを特徴とする。また、波長変換部材15の支持具17は、リフレクタ13形状の下側開口形状に概ね等しい開口形状を有し、その開口部23内側に波長変換材料16を備えた構成であることを特徴とする。また、波長変換部材15の支持具17の少なくとも内側反射条件はリフレクタ13反射条件に概ね等しいことを特徴とする。
発光モジュール10は波長変換機能を必要としない場合には、波長変換部材15の装着位置に波長変換機能を持たない支持体、あるいは、波長変換機能を持たない透光性板を装着することを特徴とする。
波長変換部材15の波長変換材料16は、少なくともLEDパッケージ11に励起する赤色蛍光体(顔料)を含むことを特徴とする。また、波長変換部材15の波長変換材料16は、赤色蛍光体以外に少なくともLEDパッケージ11の発光光に励起する、青色発光波長ピークと赤色発光波長ピークとの間に発光波長を有する第2の蛍光体を含むことを特徴とする。また、波長変換部材15の波長変換材料16は、蛍光体26の粒径と同程度の光拡散フィラー27を含むことを特徴とする。また、波長変換材料16は軟質性あるいはゴム状のシリコーン樹脂に、蛍光体26を混合して得られるシート状材料であることを特徴とする。
発光モジュール10の発光面側にルーバー36を備え、その表面にLEDパッケージ11の発光光に励起する波長変換材料を備えたことを特徴とする。
発光モジュール10の発光色がJIS照明領域内の光色であることを特徴とする。
上記のような特徴により、本実施の形態では、通常白色発光するLED光源を用い、装置外部から着脱可能な調色部材を用いて、演色性と発光効率とを良好に保ち容易に調色することができる色温度可変発光装置を得ることができる。特に、本実施の形態に係る装置では青色LEDと黄色系蛍光体とから構成される、単一種で発光効率重視型(トレードオフで演色性は低め)の昼白色や昼光色、あるいは、それよりやや高色温度の概ね白色のLEDを利用し、主にその演色性を改善する調色部材を用いて、LED光源の相関色温度より低色温度、高演色で良好な発光効率をもつ調光可能な発光装置を得ることできる。
さらに調色部材を用いない場合には、LEDからの光を白色照明光として使うことの可能な発光装置を得ることができる。また、予め配光制御機能を備えた発光装置において、その配光機能を損なうことなく調色部材の交換により容易に調色を行う装置を得ることもできる。また調色材料の配置位置を外観的にLED光源の直上部に限定するような構成とすることで、装置表面カバー等全面が色付きすることがなく、外観的な色合いの変化をLED光源直上部のみとすることができる。
このように、本実施の形態によれば、波長変換部材15の励起に有効な短波長光を多く含む白色LEDを用いるため、波長変換部材15において効率よく波長変換が可能となり発光効率の高い演色性改善発光装置を得ることができ、波長変換材料16の構成により光源白色LEDより低色温度側の様々な照明光色を容易に作り出すことが可能となる。さらに光源部に白色LEDを用いるため波長変換部材15を用いない場合にも照明用光源として機能するという効果を有している。また、電気的なLED調光制御を必要とせず、そのため高価格要因となる混色用調光電源を用いることのない低コストの調色発光装置を実現することができる。
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
実施の形態1では、主にシート状の波長変換材料16を用い波長変換部材15を構成するようにしたが、本実施の形態では、表面カバー14に波長変換部材15を形成するような構成を採用する。この場合、発光モジュール10の表面位置で波長変換部材15を着脱可能となるためその部材交換性のよい装置を提供することができる。さらに波長変換材料16の面積を広くとれることで、LEDパッケージ11とリフレクタ13、さらに波長変換部材15を装着した表面カバー14で囲まれる空間で、波長変換されず反射を繰り返すLEDパッケージ11からの発光光が波長変換部材15に入射する機会が増えるため、目標とする光色へ効率よく色変換することのできる、即ち、発光効率の良好な発光モジュール10を提供することができる。そのため例えばこの波長変換領域が広い点を活かし、未だ安価とはいえない蛍光体の使用量を抑えつつ波長変換むらが出ないように、例えば濃度を薄くしながらも均一の蛍光体密度で波長変換材料16を構成するようなことも可能となる。
図18は本実施の形態に係る発光モジュール10の断面図である。図19(a)は図18のB−B断面図である。図19(b)及び(c)は本実施の形態の変形例における、図19(a)に対応する断面図である。
図18及び図19(a)において、発光モジュール10は、LEDパッケージ11とリフレクタ13の間ではなく、リフレクタ13の上に、発光モジュール10に対して着脱可能な波長変換部材15を備えている。波長変換部材15は、透光性材料41の背面に波長変換材料16を具備する。波長変換部材15は、図1に示した表面カバー14と同様に、発光モジュール10の表面を保護しつつ波長変換機能を果たす。例えば、波長変換材料16として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーンシートは図19(a)に示すように粘性を利用して表面板である透光性材料41に貼り付けた状態、又は、薄い接着層を介して透光性材料41に装着した状態とする。波長変換部材15は、発光モジュール10の表面側から取り付けられる。
図19(b)の例では、波長変換部材15は、波長変換材料16を2枚の透光性材料41で挟みこむように構成されている。このような構成とすることにより、異なる調色効果をもつ波長変換部材15の着脱により発光モジュール10の発光色を変更する場合等に、波長変換部材15の裏表を保護することができる。例えば、波長変換材料16として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーンシートは図19(b)に示すように2枚の板状の透光性材料41で挟みこみ、それらを固定機構(引っ掛けやネジ止め等)により固定する。波長変換部材15は、発光モジュール10の表面側から取り付けられる。なお、この例では、透光性材料41を2層、その間に波長変換材料16を1層設けて波長変換部材15を構成しているが、透光性材料41を3層以上設けてもよいし、波長変換材料16を2層以上設けてもよい。このとき、異なる層の透光性材料41あるいは波長変換材料16の材質や特性は同じものであってもよいし、異なるものであってもよく、任意の組み合わせが可能である。
図19(c)の例では、波長変換部材15は、リフレクタ13の上方に設けられた取り付け溝にスライド挿入して発光モジュール10に取り付けられる。例えば、波長変換材料16として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーン自体、柔軟性以外に高透過性や耐光性を有しており、さらに数百μm程度の薄膜(シート)として形成することができ膜内での光損失も少ない高効率を維持した波長変換を可能とすることができる。また後述するように光拡散性向上等のため表面に微細凹凸テクスチャを付加することもできる。
また、波長変換材料16はアクリル系、シリコーン系、ポリカーボネート、PETやEVA(エチレン酢酸ビニル共重合樹脂)等の樹脂に蛍光顔料を混合したものを、表面カバー基材に印刷や塗布又は噴霧し、必要に応じ熱制御や紫外線照射により定着化あるいは固着化させた構成としてもよい。ここで表面カバー基材はアクリル、ポリカーボネート、PET等の透明樹脂やガラス等(透光性を有する透光材料)で構成し、LEDパッケージ11の配置に応じて、蛍光顔料を含む樹脂の塗装膜厚を変化させるのが望ましい。例えば、LEDパッケージ11の発光面に対向する領域では薄く(顔料比率を低く)し、隣り合うLEDパッケージ11の間に相当する領域では厚く(顔料比率を高く)する。あるいは、LEDパッケージ11の発光面に対向する領域では塗装面積密度を小さくし、隣り合うLEDパッケージ11の間に相当する領域では大きくする。このようにして、混色性改善や表面発光色の均一化を図りながら目的の調色機構を実現することができる。ここで、特に印刷の場合は、ベタ塗り(平坦塗り)パターンを1回あるいは数回重ねるスクリーン印刷(シルク印刷又はシルクスクリーン印刷)を用いることで、波長変換材料16の薄い層を比較的均一の厚みで形成することができ、例えば所望の波長変換特性に合わせて必要な回数重ね印刷するようにしてもよい。この場合、波長変換材料16は、板状の透光材料の片側又は両側表面に、LEDパッケージ11から発せられる光により励起されて異なる光を発する蛍光体を含むスラリーをスクリーン印刷して成形される。また、微小ドットのスクリーン印刷等を用いてもよく、ドット径やその配置パターンを制御して、例えばLEDパッケージ11の位置に応じて波長変換強度を調整する目的で空間的印刷密度を変えるようにしてもよい。
上記のように、本実施の形態では、LEDパッケージ11に対応する位置に配設されたリフレクタ13が、LEDパッケージ11から発せられる第1の光を所定の方向に反射して出力する。リフレクタ13は、反射した第1の光を出力するための開口部を下側に有している。波長変換部材15は、リフレクタ13の開口部を覆うように取り付けられ、リフレクタ13の開口部から出力された第1の光の波長を異なる波長に変換して第2の光(波長変換光)を発する。
図20(a)は本実施の形態の変形例における発光モジュール10の断面図、図20(b)は波長変換部材15の構成例を示す断面図である。
図20(a)の例では、蛍光体26を混入した樹脂やガラス等の透光性材料からなる波長変換部材15を表面配置する構成を採用している。この構成では波長変換部材15を板材として一体成型することで、波長変換材料16が剥離するようなことはなく、また、装着方法によっては、その支持体が不要となる、即ち、波長変換部材15を単一部品として用意できるため、取扱い易い交換部材とすることができる。図20(b)の例では、波長変換部材15(あるいは波長変換材料16)を、例えば基材を樹脂材料として蛍光体26や光拡散フィラー27を混入させ硬化し板状に形成する。基材は例えばアクリル、エポキシ、ポリカーボネート、硬質シリコーン材料等として樹脂硬化条件に従って成形する。このとき、表面に例えば拡散性、指向性等をもち、光線方向制御機能をもつ微細構造(光制御部42)を形成するように構成してもよい。以上のような構成により波長変換部材15を板材として一体成型することで、波長変換材料16が剥離するようなことはなく、また光制御機能も有する取扱いやすい交換部材とすることができる。なお、このよう表面微細構造はこれまで説明した他の波長変換部材15の構成例において、波長変換材料16の表面、あるいは、それを設ける基材側に付加するような構成としてもよく、この場合も上記の光線方向制御(配光制御)機能を実現することができる。
図21(a)は図20のE−E断面図である。図21(b)及び(c)はその変形例における、図21(a)に対応する断面図である。
図21(a)の例では、発光モジュール10は、リフレクタ13の上に、上記のように蛍光体26を混入した樹脂やガラス等の透光性材料からなる波長変換部材15を備えている。波長変換部材15は、発光モジュール10の表面側から取り付けられる。図21(b)の例では、図21(a)の例におけるリフレクタ13の内側面に波長変換材料43(波長変換部)を備えた構成としている。図21(a)のような構成ではLED発光光のうち波長変換しきれなかった光がリフレクタ13と波長変換部材15で囲まれた領域の表面で反射を繰り返すことになる。そこで図21(b)のようにリフレクタ13の内側面にも波長変換部材15に用いられている波長変換材料16と同様の蛍光体26を含む波長変換材料43を、例えば塗布する等して付加することでその領域でも波長変換可能となる。これにより、色変換効率のよい発光モジュール10を提供することができる。またこの場合、LEDパッケージ11直上や表面カバーに波長変換材料16をもたなくても、直接LEDパッケージ11からリフレクタ13に向けて照射された光、及び、表面カバーで反射された光がリフレクタ13の内側面を照射することで色変換効果を有する発光モジュール10を提供することができる。またLEDパッケージ11が例えばサイドエミット配光(垂直方向より側方への発光強度が強いもの)を有するものであれば、リフレクタ13を広く照射可能とするため効率よい色変換を実現できる。
以上説明した異なる形態の波長変換部材15において、交換時の表面保護や装着後の信頼性(寿命や環境要因による劣化)等を考慮して、部材表面に耐触性、耐候性、耐光性、耐熱性等のある材料を印刷やラミネート形成等により保護膜として形成するようにしてもよい。このような構成とすることで波長変換部材15の交換時にその表面に触れても波長変換材料16に傷をつけたり、剥離を起こさせたりして、部分的にその機能を失わせるようなことがなく、また装着後の発光モジュール10内の環境条件に対して材料劣化の少ない寿命の長い部材とすることができる。
以上説明したように、本実施の形態では、波長変換部材15を表面カバーとして装着するが、波長変換部材15の着脱位置はこれに限定するものではなく、例えばLEDパッケージ11の直上とリフレクタ13の上側開口部との中間位置付近に装着するようなものとしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール10(発光装置)は、LEDパッケージ11の配光制御を可能とするリフレクタ13を有しており、波長変換部材15はリフレクタ13上部にリフレクタ13開口部を覆うように装着可能であることを特徴とする。
波長変換部材15は樹脂やガラス等の透光性材料に、蛍光体26を混入させた透光性の板材料であることを特徴とする。あるいは、波長変換部材15は透光性板材料の前面あるいは背面のうち少なくとも片側に、蛍光体26を含む波長変換材料16を設けたことを特徴とする。あるいは、波長変換部材15は2枚の透光性板材料で、蛍光体26を含む波長変換材料16を挟み込む構成としたこと特徴とする。あるいは、波長変換部材15は透光性板材料に、蛍光体26を混合したものを塗布又は噴霧した構成とすることを特徴とする。
波長変換部材15あるいは波長変換材料16の表面に、光線方向を変化させる微細凹凸構造を有することを特徴とする。また、波長変換部材15の波長変換材料16表面が耐候性、耐触性等の保護材で覆われていることを特徴とする。
リフレクタ13の内側面にLEDパッケージ11の発光光に励起する波長変換材料43を備えたことを特徴とする。
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
実施の形態1及び2では、波長変換部材15を交換可能な構成として、その交換により発光モジュール10の発光色を調色する構成を採用していたが、本実施の形態では、波長変換部材15の位置を調整可能とし、その位置調整により発光モジュール10の発光色を調色する構成を採用する。
図22(a)は本実施の形態に係る発光モジュール10の部分断面図、図22(b)は波長変換部材15の上面図である。
図22(a)及び(b)において、波長変換部材15は、外部交換が不要であり、複数の波長変換材料16を具備しており、発光モジュール10内における位置調整により調色機能を果たすものである。ここでは、一例として2種類の波長変換材料16,16aを備えた構成としている。この構成では2種光色の範囲であれば特に波長変換部材15を交換することがなく、そのまま摺動切り替え等により光色を切り換えることができる。またそれ以上の異なる波長変換材料16を組み合わせれば、さらに多くの光色を作り出すことができる。
図23(a)は本実施の形態の変形例における発光モジュール10の上面図、図23(b)はその例における波長変換部材15の上面図である。
図23(b)に示すように、この例では、波長変換部材15の長手方向に対して、2種類の同じ幅の波長変換材料16,16a、さらにその隣にこれらと同じ幅の開口部23を略同ピッチで交互に配置している。そして、図23(a)に示すように、この例では、発光モジュール10は2つの波長変換材料16,16aの分の幅をおいてLEDパッケージ11とそれを囲むリフレクタ13が配置されるように構成したものである。このような構成により、発光モジュール10の長手方向に沿ってLEDパッケージ11上部に波長変換材料16,16aのいずれかが位置するような形で、波長変換部材15を配置し、スライドさせることにより光色を切り換えることが可能となる。またスライドして開口部23がLEDパッケージ11上部に位置するようにもでき、この場合には、LEDパッケージ11そのものの光色で発光することとなる。
以上のような構成にすることで、あまり数多くない色の調色(上記構成では3種)であれば、波長変換部材15を交換せずに発光モジュール10内部でスライドさせる(所定位置に対して着脱自在にする)だけで光色を簡単に調整することができる。また、さらに他の種類の波長変換材料16を用いた波長変換部材15と交換してもよく、この場合、さらに異なる光色で調色することもできる。
以上説明したように、本実施の形態では、波長変換部材15を発光モジュール10内部に備えLEDパッケージ11の位置に合わせて摺動制御等できるため、発光モジュール10外部からの交換作業を必要とすることなく所望の発光色を得ることができる。また例えばモータ等で機械的に摺動させる機能をもたせてもよいし、外部からの無線信号等で波長変換部材15の位置を制御するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール10(発光装置)において、波長変換部材15はLEDパッケージ11配置領域を覆う発光スペクトルの異なる複数の波長変換材料16,16aを備えており、それら材料を選択的にLEDパッケージ11の上部あるいはリフレクタ13上部に配置可能であることを特徴とする。