JP5374332B2

JP5374332B2 - 照明装置

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Publication number: JP5374332B2
Application number: JP2009268073A
Authority: JP
Inventors: 良二横谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011114094A

Description

本発明は、発光素子および波長変換部を備えた発光装置を用いた照明装置に関するものである。

近年、ＬＥＤチップなどの半導体発光素子からなる発光素子と、該発光素子を被覆し、該発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し波長変換して補色となる蛍光を発する蛍光体を含有した透光性材料からなる波長変換部とを備え、たとえば、発光素子からの青色光と、波長変換部からの黄色光とを混色した白色光を放射する発光装置が開発されている。この種の発光装置は、発光素子の光出力の向上にともない照明装置にまで利用されている。

このような発光装置を応用した照明装置として、たとえば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、実装基板２’上に複数個の発光素子１’と、該発光素子１’の全てを覆うように配置され、発光素子１’から放射された光を波長変換する波長変換部３’と、複数個の発光素子１’の光出射方向上であって、空気層１１を介して配置され、発光素子1’および波長変換部３’から放射された光を所定の方向に配光制御するための配光制御部たるレンズ５’とを備えた照明装置２０’が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

なお、照明装置２０’は、実装基板２’上に導体パターン１２が形成されており、導体パターン１２の端部となる外部接続用端子１３から発光素子１’に給電可能に構成されている。ここで、レンズ５’の光入射面５ｂ’および光出射面５ａ’の形状を変えることにより、配光を変えることができる。

上述の構成の照明装置２０’は、たとえば、発光素子１’が青色光を放射するとともに、波長変換部３’によって青色光を波長変換し黄色の蛍光を発させ、発光素子１’から放射された青色光と、波長変換部３’から放射された黄色光とが混色された混色光（白色光）を、空気層１１を介して配置された配光制御部たるレンズ５’から外部に放射させる。

これによって、照明装置２０’は、空気層１１と、レンズ５’との屈折率差により、照明装置２０’から放射された混色光が、被照射面に届く光量を調整し、被照射面における照度ばらつきを低減することができる、とされている。

特開２００６−１９０７２３号公報

ところで、上述の構成の照明装置２０’では、波長変換部３’から放射された光を効率よく配光制御部たるレンズ５’に入射させるため、配光制御部たるレンズ５’の中央部を、円形の波長変換部３’（図７（ａ）を参照）の中央部に合うように配置してある。そのため、照明装置２０’から放射された光の被照射面では、被照射面の中心部に照明装置２０’の波長変換部３’における光出射面（図７（ｃ）を参照）の中央部３ｅ’から発した光が照射され、被照射面の周辺部に上記光出射面における周部３ｄ’から発した光が照射される。すなわち、照明装置２０’の上記光出射面における発光色が被照射面側に反映される。

また、波長変換部３’は、複数個の発光素子１’全体を覆うように被覆し、波長変換部３’の光出射面における周部が発光素子１’の外側まで配置されている。

ここで、発光素子1’は、発光素子1’の厚み方向に沿った光出射方向で波長変換部３’に入射される光だけでなく、発光素子１’の厚み方向に沿った光出射方向からずれた方向にも光を放射する。これにより、波長変換部３’の周部では、波長変換部３’を通過する発光素子１’の厚み方向に沿った光出射方向からずれた光の光路長が、発光素子１’の厚み方向に沿った光出射方向に放射される光の光路長よりも長くなる。照明装置２０’から放射される光のうち、波長変換部３’の周部から発する光の発光色は、波長変換部３’を透過する光の光路長が長くなる分だけ波長変換される割合が増加し、青色光の波長成分に対する黄色光の波長成分の割合が大きくなることから、黄色味がかった色温度の低い発光色となる。その結果、照明装置２０’から放射された混色光の被照射面では、被照射面の中央部における色を白色とさせても、被照射面の周部における色は、色温度の低い黄色味の強い白色となり、被照射面で色むらが生じる場合がある。

照明装置２０’は、被照射面での照射光の発光色の均一性が、より強く求められており、上述の照明装置２０’の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、照明装置から放射された光の被照射面における色むらを、低減させることが可能な照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、実装基板の一表面上に実装された複数個の発光素子および該発光素子を覆うように配置され、前記発光素子から放射された光を波長変換する波長変換部を備えた発光装置と、該発光装置から放射された光を所定の方向に配光制御する配光制御部とを備えた照明装置であって、前記発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って複数個の発光部位を有しており、前記発光部位は、波長変換部で覆われていない発光部位と波長変換部で覆われた発光部位からなり、前記波長変換部で覆われていない発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記波長変換部で覆われた発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることを特徴とする。

この発明によれば、発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って複数個の発光部位を有しており、前記発光部位は、波長変換部で覆われていない発光部位と波長変換部で覆われた発光部位からなり、前記波長変換部で覆われていない発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記波長変換部で覆われた発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることにより、前記光出射面の前記周部から放射される光の発光色を前記中央部から放射された光の発光色に近づけることができ、前記光出射面の発光色の均一性をより向上させることが可能となる。したがって、照明装置から放射された光は、被照射面における色むらを低減することが可能となる。また、この発明によれば、前記発光部位は、波長変換部で覆われていない発光部位と波長変換部で覆われた発光部位からなることにより、比較的簡単な照明装置の構成で、被照射面における色むらを低減することができる。照明装置は、たとえば、複数個の前記発光素子のうち、一部の前記発光素子に前記波長変換部を単に覆わないで形成させるという製造工程により、被照射面での色むらが少く、別途に前記発光部位を形成させるものと比較して、より低い製造コストで製造することができる。

請求項２の発明は、実装基板の一表面上に実装された複数個の発光素子および該発光素子を覆うように配置され、前記発光素子から放射された光を波長変換する波長変換部を備えた発光装置と、該発光装置から放射された光を所定の方向に配光制御する配光制御部とを備えた照明装置であって、前記発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って波長変換部で覆われた複数個の発光部位を有しており、前記発光部位のうちの一部は、前記発光素子を覆う波長変換部の厚みを薄くするための凹部を備えてなる発光部位であり、前記凹部を備えてなる発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記凹部を備えていない発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることを特徴とする。

この発明によれば、発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って波長変換部で覆われた複数個の発光部位を有しており、前記発光部位のうちの一部は、前記発光素子を覆う波長変換部の厚みを薄くするための凹部を備えてなる発光部位であり、前記凹部を備えてなる発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記凹部を備えていない発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることにより、前記光出射面の前記周部から放射される光の発光色を前記中央部から放射された光の発光色に近づけることができ、前記光出射面の発光色の均一性をより向上させることが可能となる。したがって、照明装置から放射された光は、被照射面における色むらを低減することが可能となる。また、この発明によれば、前記発光部位のうちの一部は、前記発光素子を覆う波長変換部の厚みを薄くするための凹部を備えてなる発光部位であることで、前記発光装置の前記光出射面から放射される光の発光色が変わるため、照明装置から放射された光の被照射面における色むらを低減させることができる。

また、前記発光部位は、前記波長変換部によって複数個の前記発光素子それぞれを被覆して保護されているため、前記発光素子の信頼性を向上させることができる。さらに、照明装置は、前記凹部の深さを適宜設定することで前記発光部位の発光色を調整することができる。そのため、照明装置は、複数個の前記発光素子を利用して、前記発光部位を形成させた場合においても、前記発光部位の発光素子と、それ以外の発光素子とを前記実装基板の導体パターンなどを別途にそれぞれ分離して形成する必要もなく、前記実装基板の導電パターンなどからなる回路構成を簡素化して信頼性を向上させることもできる。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、複数個の前記発光部位は、前記周部に沿って均等に配置されてなることを特徴とする。
この発明によれば、複数個の前記発光部位は、前記周部に沿って均等に配置されてなることにより、前記光出射面の前記周部から放射される光の発光色を前記中央部から放射された光の発光色にさらに近づけることができ、前記光出射面の発光色の均一性をより向上させることが可能となる。したがって、照明装置から放射された光は、被照射面における色むらを、より低減することが可能となる。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記凹部は、前記波長変換部の厚みが連続的に変化するテーパ部を備えてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記凹部は、前記波長変換部の厚みが連続的に変化するテーパ部を備えてなるため、前記発光部位における前記波長変換部で、波長変換される光の量を連続的に変化させ、前記光出射面における色むらを、より低減させることが可能となる。そのため、照明装置は、照明装置から放射された光の被照射面における色むらを、より低減させることができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記発光部位は、複数個の前記発光素子のうち、一部の発光素子を用いており、前記発光部位の前記発光素子に通電するための電気回路部を、他の前記発光素子に通電するための電気回路部と分離して構成してなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光部位は、複数個の前記発光素子のうち、一部の発光素子を用いており、前記発光部位の前記発光素子に通電するための電気回路部を、他の前記発光素子に通電するための電気回路部と分離して構成することで、前記発光部の前記発光素子の駆動電流などを、他の前記発光素子とは別途に調整することが可能となり、前記光出射面の色むらを、さらに低減させることが可能となる。そのため、照明装置は、照明装置から放射された光の被照射面における色むらを、さらに低減させることができる。

請求項１または請求項２の発明では、発光装置が、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の中央部の発光色を基準として、前記光出射面の周部から放射される光の発光色に対する補色となる光を発する発光部位を、前記周部に沿って備えてなることにより、照明装置から放射された光の被照射面における色むらを低減させることが可能な照明装置を提供できるという顕著な効果がある。

実施形態１の照明装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部の概略拡大平面図、（ｃ）は要部の概略拡大断面図である。同上の要部説明図である。同上の他の要部構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。同上の別の要部構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。実施形態２の照明装置の要部構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。実施形態３の照明装置の要部構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。比較のための照明装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は要部における例示である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の照明装置２０を図１から図４に基づいて説明する。なお、図１から図４において同じ部材に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。

本実施形態の図１（ａ）に示す照明装置２０は、実装基板２の一表面２ａ上に実装された複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１および該ＬＥＤチップ１を覆うように配置され、ＬＥＤチップ１から放射された光を波長変換する波長変換部３を備えた発光装置１０と、発光装置１０のＬＥＤチップ１および波長変換部３から放射された光の混色光を、前記発光装置１０の光軸Ｘに合わせた所定の方向に配光制御する配光制御部たるレンズ５とを備えている。

ここで、図１（ｂ），（ｃ）に、本実施形態の照明装置２０における発光装置１０の拡大図を例示しており、発光装置１０は、発光装置１０の光出射面１０ａ側を見て、該光出射面１０ａの中央部の発光色を基準として、前記光出射面１０ａの周部から放射される光の発光色に対する補色となる光を発する複数個の発光部位を、前記周部に沿って設けている。ここでは、前記発光部位は、波長変換部３の切り欠き部３ａに配置されたＬＥＤチップ１で構成されることになる。

より具体的には、本実施形態の照明装置２０は、図１（ａ）の断面図に示すように、照明装置２０の器具本体６が有底円筒状に形成されており、器具本体６の内底面に配置させた発光装置１０と、器具本体６内に収納され、発光装置１０から放出された混色光を所定の方向に配光制御する配光制御部たるレンズ５とを備えている。なお、器具本体６は、金属材料（たとえば、Ａｌなど）により形成している。

また、レンズ５は、発光装置１０と対向する面側が窪み、内部に発光装置１０側に突出したレンズ５の入射面５ｂとなる凸状部を備え、レンズ５の外周面となる側面５ｃを用いて椀状に形成されている。これにより、レンズ５は、発光装置１０からレンズ５へ入射する入射光を、レンズ５の入射面５ｂおよび出射面５ａでの屈折作用、およびレンズ５の側面５ｃでの全反射作用により、狭角に配光制御してレンズ５の出射面５ａから放射することが可能な非対称レンズとしている。このようなレンズ５の焦点Ｆ（図２を参照）は、発光装置１０の光出射面１０ａにおける中心あるいは、その近傍に設定することができる。

発光装置１０から放射された光は、焦点Ｆの近傍から放射された光（図２中の実線の矢印を参照）と、発光装置１０の光出射面１０ａにおける周部から放射された光（図２中の破線の矢印を参照）で例示され、レンズ５を介して照明装置２０の外部に放射されることになる。

ここで、照明装置２０の発光装置１０は、複数個のＬＥＤチップ１が実装基板２の一表面２ａ上に実装されており、発光装置１０が配線基板７上に実装されている。複数個のＬＥＤチップ１は、実装基板２の一表面２ａに設けられた導体パターン（図示していない）と電気的に接続させている。同様に、発光装置１０は、配線基板７上で配線パターン（図示していない）と電気的に接続させている。発光装置１０の実装基板２は、配線基板７に、はんだリフローにより実装することができ、実装基板２の導体パターンに設けられた電極と、配線基板７の配線パターンに設けられた電極とが、たとえば、ＡｕワイヤやＣｕワイヤなどの金属ワイヤ（図示していない）で接続されている。

また、配線基板７は、照明装置２０の器具本体６の内底面に複数本の固定螺子６１により、固定させている。すなわち、発光装置１０が実装された配線基板７は、たとえば、長方形状の配線基板７の四隅となる隅部で、発光装置１０が実装された一表面２ａ側から器具本体６の内底面に対して複数本の固定螺子６１により、器具本体６の内底面に設けられた螺子孔に螺子止されている。また、照明装置２０の内部に配置された発光装置１０は、照明装置２０の器具本体６に設けられた貫通孔を通して外部に導出した電源コード６２から、配線基板７を介して給電できるように電気的に接続されている。

したがって、照明装置２０は、照明装置２０の外部に設けられた電源コード６２から照明装置２０の内部に配置された発光装置１０に給電することで、実装基板２の導体パターンや配線基板７の配線パターンなどの各ＬＥＤチップ１に通電するための電気回路部を介して発光することができる。なお、本実施形態の照明装置２０の前記電気回路部は、電源（図示していない）により電力を供給され、各ＬＥＤチップ１それぞれの光出力を各別に制御可能な可変抵抗などを有する制御ユニット（図示していない）を備えていてもよい。

本実施形態の照明装置２０は、器具本体６の開口縁と、レンズ５の縁から外方へ延設された外鍔部５ｄとを狭持する形で保持する円環状の保持枠８を備えている。ここで、保持枠８は、器具本体６に対して複数本の取付螺子８１により固定されている。

また、本実施形態の照明装置２０に用いられる発光装置１０は、図１（ｂ），（ｃ）に示すごとく矩形平板状のアルミナセラミック基板上にＡｕでメッキされた一対の導体パターン（図示していない）が形成された実装基板２を用いている。実装基板２の一対の導体パターンは、複数個のＬＥＤチップ１の各電極と、それぞれ導電性部材（たとえば、Ａｕバンプ、ＡｕＳｎやＡｇペーストなど）を介して電気的に接続させている。発光装置１０のＬＥＤチップ１は、サファイア基板上にｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層、Ｉｎが含有された窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層が順に積層されている。

ＬＥＤチップ１は、前記発光層および前記ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層の一部が除去されて前記ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層が部分的に露出しており、同一平面側にｐ型およびｎ型の各窒化ガリウム系化合物半導体層と電気的に接続されるアノード電極およびカソード電極がそれぞれ設けられている。ＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１の同一平面側に設けられた前記アノード電極および前記カソード電極を、実装基板２の一対の導体パターン上のＡｕバンプにフリップチップ実装により給電可能に実装している。

実装基板２の一表面２ａ上に実装された各ＬＥＤチップ１は、通電による発光で、ピーク波長が、たとえば、４６０ｎｍの青色光をそれぞれ放射する。このようなＬＥＤチップ１の外形は、たとえば、大きさが約１ｍｍ角で、厚みが約１００μｍとすることができる。

また、波長変換部３は、ＬＥＤチップ１から放射された青色光を補色となる黄色の蛍光に波長変換することが発光可能な黄色蛍光体（たとえば、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４やＣｅで付活されたＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２など）をバインダーとなる屈折率が約１．２から約１．５程度の透光性耐熱樹脂（たとえば、シリコーン樹脂）中に均一に分散させ、複数個のＬＥＤチップ１を覆うように配置されている。

ここで、発光装置１０は、図１（ｂ）で示す複数個（ここでは、４０個）の青色光を発光するＬＥＤチップ１を、実装基板２の一表面２ａ上に仮想の略円形の範囲内で収納できるように略均一の間隔で配置させている。また、ＬＥＤチップ１を被覆する波長変換部３は、上記光出射面１０ａの周部となる外周端部に複数個のＬＥＤチップ１の一部を露出させるため、複数個（ここでは、８個）の切り欠き部３ａを有している。したがって、発光装置１０は、波長変換部３の複数個の切り欠き部３ａごとに、上記光出射面１０ａの周部に沿って略均等に等間隔で配置させた複数個のＬＥＤチップ１の一部（ここでは、８個）が波長変換部３から露出している。

なお、発光装置１０の実装基板２の一表面２ａ上に設けられた導体パターンは、発光装置１０の波長変換部３の切り欠き部３ａに設けられた各ＬＥＤチップ１と、波長変換部３で覆われた各ＬＥＤチップ１とが、それぞれ別々に分離して点灯できるように、各々の前記電気回路部として形成している。また、発光装置１０の波長変換部３の切り欠き部３ａに配置されるＬＥＤチップ１は、照明装置２０の配線基板７に設けた可変抵抗（図示していない）などを用いて電流量を調整することができるようにも構成している。

以下、本実施形態の照明装置２０に用いられる各構成について詳述する。

本実施形態１の照明装置２０における発光装置１０に用いられる発光素子たるＬＥＤチップ１は、通電により光を発光可能なものである。発光素子の放射する光は、たとえば、可視光のうちピーク波長が４５０ｎｍから４７０ｎｍの範囲にある青色光とすることができるが、青色光のみに限定するものではなく、他の波長の光や波長変換部３を効率よく励起させるために紫外線であってもよい。発光素子たるＬＥＤチップ１としては、たとえば、サファイア基板、スピネル基板、窒化ガリウム基板、酸化亜鉛基板や炭化シリコン基板などの結晶成長基板上にｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層、多重量子井戸構造や単一量子井戸構造の発光層となるインジウムが含有された窒化ガリウム系化合物体層、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層を順に積層させたものが挙げられる。

なお、結晶成長基板として絶縁性基板を用いたＬＥＤチップ１は、前記ｐ型の窒化ガリウム系半導体層側から前記ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層の一部を露出させることにより、同一平面側でアノード電極およびカソード電極をそれぞれ形成することができる。また、導電性基板を用いたＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１の厚み方向の両面側にアノード電極やカソード電極を形成すればよい。

ＬＥＤチップ１に設けられる前記アノード電極や前記カソード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ａｌ膜、ＩＴＯ膜など窒化ガリウム系化合物半導体層などと良好なオーミック特性が得られる材料であれば、限定されるものではない。

同一平面側に前記アノード電極および前記カソード電極が設けられたＬＥＤチップ１は、実装基板２の一表面２ａ上の一対の導体パターンにＡｕバンプなどの金属バンプを用いてフリップチップ実装させることができる。また、ＬＥＤチップ１として、厚み方向の両面側に前記アノード電極や前記カソード電極が形成されたＬＥＤチップ１を用いる場合は、ＬＥＤチップ１が実装される実装基板２の一表面２ａ上に形成された一対の導体パターンのうちの一方の導体パターンと、ＬＥＤチップ１の前記アノード電極あるいは前記カソード電極とを導電性部材（たとえば、ＡｕＳｎやＡｇペーストなど）を介してダイボンディングなどして電気的に接続させる。また、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の他方の前記カソード電極あるいは前記アノード電極は、ワイヤ（たとえば、金線やアルミニウム線など）を介して他方の導体パターンと電気的に接続させればよい。

本実施形態の発光装置１０における複数個のＬＥＤチップ１は、配光制御部たるレンズ５の入射面５ａの形状に合わせて、発光装置１０の上記光出射面１０ａを見て、実装基板２の上記一表面２ａ上において、たとえば、円形状の範囲の内側に複数個のＬＥＤチップ１を略均等に等間隔で実装させればよい。このような、複数個のＬＥＤチップ１は、実装基板２に設けられた導体パターンを介して各ＬＥＤチップ１をそれぞれ適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。

次に、本実施形態の照明装置２０に用いられる発光装置１０の実装基板２は、複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１がそれぞれ実装可能なものである。また、実装基板２は、実装基板２の一表面２ａ上の一対の導体パターン（たとえば、最表面がＡｕでメッキされた導体パターン）を利用して、各ＬＥＤチップ１の通電経路を構成してもよい。このような実装基板２は、アルミナや窒化アルミニウムなどを用いたセラミック基板、Ｃｕ、ＡｌやＦｅなどの金属材料を用いた金属ベース基板やガラスエポキシ樹脂基板などを用いることができる。実装基板２としてアルミナセラミック基板を用いた場合は、導体パターンを形成しやすく、ガラスエポキシ樹脂基板などと比較して熱伝導率も高く、ＬＥＤチップ１の点灯で生じた熱を外部に効率よく放熱させ発光装置１０の放熱性を高めることができる。

また、実装基板２は、平面視が矩形状に限られず、たとえば、円形状、楕円形状や多角形状でもよい。実装基板２に実装されたＬＥＤチップ１は、実装基板２の一表面２ａ上に設けられた導体パターンの一部からなるダイパッド部にＡｕＳｎ、半田や銀ペーストなどの接合材料を用いて接合することができる。なお、ＬＥＤチップ１は、実装基板２の一表面２ａ上にサブマウントを介して実装させてもよい。

なお、本実施形態の発光装置１０は、矩形平板状の実装基板２を用いているが、実装基板２の上記一表面２ａの周部にＬＥＤチップ１や波長変換部３からの光を反射させるリフレクタを備えた実装基板２を用いてもよい。

また、本実施形態の発光装置１０は、実装基板２の上記一表面２ａに、反射膜（図示せず）を設けても良く、このような反射膜は、ＬＥＤチップ１から放射される光と、波長変換部３から放射される光を効率よく反射可能なものであって、具体的には、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの金属材料やＢａＳＯ_４などの白色顔料となる無機材料が含有されたガラスや樹脂を用いて構成すればよい。

さらに、発光装置１０には、複数個のＬＥＤチップ１や波長変換部３などを外部からの保護するために波長変換部３上に透光部を別途に配置させてもよい。透光部の具体的な材料としては、たとえば、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やガラスなどが挙げられる。このような透光部は、平板状に形成させてもよいし、発光装置１０からの光を所望の方向に配光制御する凸状や凹状などのレンズ形状に形成させてもよい。さらに、透光部中には、ＬＥＤチップ１からの光や波長変換部３からの光を散乱させ混色性を向上させるなどの目的により、光拡散材を含有させてもよい。このような光拡散材の材料としては、酸化アルミニウム、シリカ、酸化チタンなどの無機材料やフッ素系樹脂などの有機材料、有機成分と無機成分とを分子レベルや粒子レベルで複合化した有機無機ハイブリッド材料などが挙げられ、平均粒径もたとえば、数μｍから数十μｍまでで適宜に選択すればよい。

なお、実装基板２には、実装基板２の上記一表面２ａから側面および裏面にも導体パターンを延設させ側面と裏面とに跨る、導体パターンを発光装置１０の外部電極として構成してもよい。このような発光装置１０の外部電極は、リフロー工程などによって照明装置２０の配線基板７と電気的に接続させることができる。

本実施形態に用いられる波長変換部３は、発光素子たるＬＥＤチップ１から放射した光を波長変換し、ＬＥＤチップ１からの光よりも長波長側に主発光波長となる蛍光を発するものである。波長変換部３は、たとえば、ＬＥＤチップ１から放射された光を、より長波長側に主発光波長となる蛍光を放射する粒子状の蛍光体をバインダーとなる透光性材料中に含有して形成すればよい。なお、波長変換部３の材料として用いる透光性材料は、耐熱性樹脂であるシリコーン樹脂を好適に用いることができるが、シリコーン樹脂に限らず、たとえば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やガラスなどを採用してもよい。また、波長変換部３に用いられる蛍光体は、発光色の調整や演色性を高めるなどの目的で複数種類の蛍光体を用いてもよい。たとえば、照明装置２０から放射する光を、演色性の高い白色光とするには、青色光を放射するＬＥＤチップ１と、波長変換部３との組み合わせにおいて、波長変換部３の蛍光体として青色光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体および青色光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体を用いることができる。

このような波長変換部３に用いられる蛍光体として、たとえば、Ｃｅで付活されたＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２やＣｅで付活されたＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２などのアルミネート系の蛍光体のほか、Ｅｕで付活されたＢａ_２ＳｉＯ_４やＥｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４などの珪酸塩系の蛍光体、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ_３、Ｅｕで付活されたＳｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８、Ｅｕで付活されたＣａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８、Ｅｕで付活されたＳｒＳｉ_７Ｎ_１０やＥｕで付活されたＣａＳｉ_７Ｎ_１０などの窒化物系の蛍光体を採用することができる。

緑色光を発光する緑色蛍光体としては、Ｃｅで付活されたＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｃｅで付活されたＣａＳｃ_２Ｏ_４やＥｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）ＳｉＯ_４など、黄色光を発光する黄色蛍光体としては、Ｃｅで付活されたＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｃｅで付活されたＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４など、赤色蛍光体としては、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ_３、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ_３、Ｃｅで付活された（Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ_３、Ｃｅで付活された（Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８などが挙げられる。

波長変換部３は、複数種の蛍光体を用いた波長変換部３を形成させる場合、バインダーとなる透光性材料中に複数種の蛍光体を混合して含有させてもよいし、バインダーとなる透光性樹脂中に複数種の蛍光体ごとに多層状に形成させたものでもよい。

波長変換部３は、実装基板２の上記一表面２ａにおいて、仮想の円形状の範囲における内側に実装された複数個のＬＥＤチップ１を覆っている。ここで、円形状の波長変換部３の周部であって、円形状における円周を等分割（ここでは、８分割）させた扇状の中心角が約４５°ごとの周部に、切り欠き部３ａを設けている。波長変換部３の切り欠き部３ａでは、ＬＥＤチップ１が配置されており、複数個のＬＥＤチップ１のうち、一部のＬＥＤチップ１が波長変換部３で覆われていないことになる。

ここで、発光装置１０が、たとえば、青色光を発光する複数個のＬＥＤチップ１を用いている場合、波長変換部３の切り欠き部３ａに配置されるＬＥＤチップ１が、上記光出射面１０ａの中央部の発光色を基準として、上記光出射面１０ａの周部から放射される光の発光色に対する補色の光を発する前記発光部位を構成することになる。

なお、波長変換部３がＬＥＤチップ１を覆っていない切り欠き部３ａの間隔は、前記中心角が４５°となるものだけに限らず、他の間隔でもよく、たとえば、中心角が３０°とすることもできる。また、波長変換部３における切り欠き部３ａは、厳密に均等な等間隔で設ける必要もなく、略等間隔であってもよい。

また、図３（ａ），（ｂ）に示す発光装置１０では、波長変換部３に切り欠き部３ａを設ける代わりに、波長変換部３における上記周部でＬＥＤチップ１を覆わない開口部３ｂを設けてもよい。波長変換部３の開口部３ｂにより、波長変換部３から露出したＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１を保護するように、たとえば、シリコーン樹脂などの透光性材料からなり、断面が凸形状の透光性部材９で覆われていてもよい。なお、透光性部材９中には、ＬＥＤチップ１からの光を拡散させる光拡散材を含有させてもよい。

さらに、円形状の波長変換部３における開口部３ｂは、図３で示した、波長変換部３の最外周側に配置されるＬＥＤチップ１のみを波長変換部３で覆われないように開口部３ｂを設けたものだけに限定されるわけではない。

したがって、図４（ａ），（ｂ）に示すごとく、発光装置１０は、円形状の波長変換部３における開口部３ｂを、発光装置１０の上記光出射面１０ａの中央部を除いて同心円状（ここでは、二つの仮想円）の仮想円上でそれぞれ周方向に沿って略均等に等間隔で配置させてもよい。

すなわち、図４に示す発光装置１０では、実装基板２の上記一表面２ａに、仮想の円形状の範囲の内側に略均等の間隔で実装される複数個のＬＥＤチップ１のうち、円形状における周部を等分割させた扇状の中心角ごとに対応する間隔で、最外周および最外周より内側のＬＥＤチップ１にも開口部３ｂが設けられている。なお、開口部３ｂに配置されている各ＬＥＤチップ１は、断面が凸形状の透光性部材９で保護するように覆われている。ここで、波長変換部３の切り欠き部３ａや開口部３ｂの形状は、ＬＥＤチップ１の少なくとも一部が波長変換部３から露出できる形状であればよく、たとえば、円形状、楕円形状、三角形状や矩形状、多角形状に形成することができる。また、波長変換部３に設けられる切り欠き部３ａや開口部３ｂは、それぞれの形状を組み合わせて用いてもよいことはいうまでもない。

なお、本実施形態の照明装置２０における発光装置１０は、たとえば、次の形成工程により形成することができる。

実装基板２の上記一表面２ａに、複数個のＬＥＤチップ１を、Ａｕバンプを用いてフリップチップ実装する。その後、発光装置１０の光出射面１０ａ側を見て、上記光出射面１０ａの周部に、該周部から放射される光の発光色に対する補色となる前記発光部位を形成させるため、上記光出射面１０ａの周部に配置された複数個のＬＥＤチップ１の一部に、シリコーン樹脂からなる透光性部材９の樹脂材料を塗布硬化させて、予め透光性部材９を形成させる。

次に、波長変換部３は、透光性部材９が形成されたＬＥＤチップ１を除いて、複数個のＬＥＤチップ１上に透光性材料たるシリコーン樹脂をバインダーとして蛍光体が充填された材料をスクリーン印刷法などを利用して塗布し、加熱硬化して形成することができる。

なお、波長変換部３は、複数個のＬＥＤチップ１を全て覆うように形成させたのち、湿式エッチングや乾式エッチングなどを利用して部分的に除去して、波長変換部３における切り欠き部３ａや開口部３ｂなどを形成させてもよい。

また、照明装置２０の配光制御部は、発光装置１０の複数個のＬＥＤチップ１や波長変換部３から放射された光を所定の方向に配光制御するものであって、レンズ５や反射鏡などで構成することができる。したがって、配光制御部は、発光装置１０の上記光出射面１０ａから放射された光を照明装置２０の外部へ狭角配光で放射できるように形状を設計することができる。配光制御部としてレンズ５を用いる場合、レンズ５の材料は、たとえば、ＬＥＤチップ１や波長変換部３から放射される光を効率よく透過する樹脂（たとえば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂）やガラスなどが挙げられる。

また、照明装置２０の配光制御部として、発光装置１０の上記光出射面１０ａの中心点を焦点Ｆとするレンズ５の代わりに、たとえば、発光装置１０における上記光出射面１０ａの中心点を焦点Ｆとする放物面状に形成された反射鏡でもよい。なお、配光制御部たる前記反射鏡の内側面の形状は、特に限定されるものではなく、照明装置２０の所望の配光特性に応じ、発光装置１０の光軸Ｘに沿って、発光装置１０における上記光出射面１０ａの中心点を焦点Ｆから離れるにつれ、反射鏡の開口面積が徐々に大きくなる椀状の曲面形状などに形成することもできる。また、配光制御部として反射鏡を用いた場合には、発光装置１０からの光を効率よく反射させるため、所望に応じて、反射鏡の内側面にＡｇを蒸着したり、白色顔料などにより塗装することもできる。

また、本実施形態の電気回路部は、ＬＥＤチップ１を点灯させるために通電するためのものであって、発光装置１０の実装基板２の一表面２ａ上に設けられた導体パターン、配線基板７に設けられた配線パターンや各ＬＥＤチップ１を点灯するために供給する電流量を調整することができる可変抵抗などにより構成することができる。

（実施形態２）
本実施形態の照明装置２０の基本構成は、実施形態１と略同一であり、照明装置２０の図１（ｂ），（ｃ）に示す発光装置１０における波長変換部３の切り欠き部３ａに配置されたＬＥＤチップ１で、発光部位を構成する代わりに、図５に示すように、複数個のＬＥＤチップ１を覆う波長変換部３の厚みが、複数個のＬＥＤチップ１のうち、一部のＬＥＤチップ１上で薄くなる凹部３ｃを備えた発光部位により構成した点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図５（ａ）に示す本実施形態の照明装置２０における発光装置１０は、複数個のＬＥＤチップ１が実装基板２の一表面２ａ上に配置されている。

また、照明装置２０における発光装置１０の波長変換部３は、実装基板２の上記一表面２ａにおいて、仮想の円形状の範囲の内側に略均等の間隔で実装された複数個のＬＥＤチップ１を全て覆っている。本実施形態の照明装置２０における補色の光を発する複数個の前記発光部位は、複数個のＬＥＤチップ１を覆う波長変換部３の厚みが、複数個のＬＥＤチップ１のうち、一部のＬＥＤチップ１上で薄くなる凹部３ｃを備えて構成されている。

ここで、発光装置１０における波長変換部３の凹部３ｃが設けられた波長変換部３の厚みは、照明装置２０から放射される光の被照射面における色むらが少なくなるように、波長変換部３を透過するＬＥＤチップ１から放射された光と、波長変換部３によって波長変換された光の光出力比などを適宜に考慮して形成すればよい。また、波長変換部３は、前記発光部位の波長変換部３の厚みを基準として、複数個の他のＬＥＤチップ１が配置される波長変換部３の厚みを厚くした凸形状で形成させてもよい。

なお、本実施形態の照明装置２０に用いられる発光装置１０の複数個のＬＥＤチップ１は、全てが実装基板２の一表面２ａ上で導体パターンによって電気的に直列接続されている。

本実施形態の照明装置２０は、複数個のＬＥＤチップ１のうち、前記発光部位を構成する補色の光を発するＬＥＤチップ１上の波長変換部３の厚みが、複数個のＬＥＤチップ１うちの他のＬＥＤチップ１上の波長変換部３の厚みと比較して薄いため、この部位の波長変換部３から発する光は、他のＬＥＤチップ１上の波長変換部３から発する光よりも色温度の高い光を放射することができる。

このような、照明装置２０に用いられる発光装置１０の波長変換部３は、実装基板２の一表面２ａ上に複数個のＬＥＤチップ１を実装した後、ＬＥＤチップ１上に蛍光体を含有する透光性材料を、スクリーン印刷法により塗布した後、硬化させることで形成させることもできる。スクリーン印刷法による多色印刷を利用すれば、波長変換部３における特定の部位の膜厚を適宜に変更することができる。また、実装基板２の一表面２ａ上にＬＥＤチップ１を実装した後、インクジェット印刷法を利用し、発光装置１０の光出射面１０ａ側において、上記光出射面１０ａの中央部となるＬＥＤチップ１上にのみ蛍光体を含有する透光性材料を吐出させて波長変換部３を形成させることもできる。また、インクジェット印刷法の吐出量を調整したり、繰り返し吐出させる回数を制御することで、波長変換部３における特定の部位の膜厚を適宜に変更することもできる。

本実施形態の照明装置２０は、発光装置１０の上記光出射面１０ａにおいて、波長変換部３の厚みを部分的に変更することで、前記発光部位から放射される光の色温度を調整することができる。そのため、実装基板２の上記一表面２ａに実装させた複数個のＬＥＤチップ１に通電するための電気回路部を分離させる必要もなく、実装基板２の導体パターンおよび配線基板７の配線パターンなどを簡略化させて、照明装置２０の信頼性を、より向上させることもできる。また、照明装置２０の発光装置１０は、前記発光部位が、複数個のＬＥＤチップ１のうち、一部のＬＥＤチップ１を用いており、前記発光部位のＬＥＤチップ１に通電するための電気回路部を、他のＬＥＤチップ１に通電するための電気回路部と分離して構成することにより、照明装置２０から放射された混色光による被照射面での色むらを、より低減させることもできる。

（実施形態３）
本実施形態の照明装置２０は、図５に示す実施形態２の照明装置２０の構成と略同一であり、実施形態２の発光装置１０における波長変換部３に設けられた凹部３ｃの形状が、実装基板２と略垂直な壁面と、実装基板２と略平行な内底面により形成されているのに対し、図６に示すように、波長変換部３の凹部３ｃが、凹部３ｃの内底面から凹部３ｃの周辺部への厚みが連続的に厚くなる側壁で構成されるテーパ部３ｄを備えて形成される点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

すなわち、本実施形態の照明装置２０に用いられる発光装置１０の波長変換部３における凹部３ｃは、波長変換部３の厚みが連続的に変化するテーパ部３ｄを側壁として備えている。凹部３ｃの側壁は、波長変換部３の表面に行くほど広がる形状となっている。したがって、前記発光部位は、テーパ部３ｄとなる界面部で該発光部位における波長変換部３で波長変換される光の量を連続的に変化させ、発光色が連続的に変化するため、光出射面１０ａにおける色むらを、より低減させることができる。

これにより、本実施形態の照明装置２０は、照明装置２０から放射された光の被照射面での色むらを、より低減させることが可能となる。

１ＬＥＤチップ(発光素子）
２実装基板
２ａ一表面
３波長変換部
３ｃ凹部
３ｄテーパ部
５レンズ（配光制御部）
１０発光装置
１０ａ光出射面
２０照明装置

Claims

実装基板の一表面上に実装された複数個の発光素子および該発光素子を覆うように配置され、前記発光素子から放射された光を波長変換する波長変換部を備えた発光装置と、該発光装置から放射された光を所定の方向に配光制御する配光制御部とを備えた照明装置であって、前記発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って複数個の発光部位を有しており、前記発光部位は、波長変換部で覆われていない発光部位と波長変換部で覆われた発光部位からなり、前記波長変換部で覆われていない発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記波長変換部で覆われた発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることを特徴とする照明装置。
実装基板の一表面上に実装された複数個の発光素子および該発光素子を覆うように配置され、前記発光素子から放射された光を波長変換する波長変換部を備えた発光装置と、該発光装置から放射された光を所定の方向に配光制御する配光制御部とを備えた照明装置であって、前記発光装置は、該発光装置の光出射面側から見て、該光出射面の周部に沿って波長変換部で覆われた複数個の発光部位を有しており、前記発光部位のうちの一部は、前記発光素子を覆う波長変換部の厚みを薄くするための凹部を備えてなる発光部位であり、前記凹部を備えてなる発光部位から放射される発光色は、前記光出射面の中央部の発光色を基準として、前記凹部を備えていない発光部位から放射される光の発光色に対して補色の関係にあることを特徴とする照明装置。
複数個の前記発光部位は、前記周部に沿って均等に配置されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記凹部は、前記波長変換部の厚みが連続的に変化するテーパ部を備えてなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の照明装置。
前記発光部位は、複数個の前記発光素子のうち、一部の発光素子を用いており、前記発光部位の前記発光素子に通電するための電気回路部を、他の前記発光素子に通電するための電気回路部と分離して構成してなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。