JP5479634B1 - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の仕様に容易に対応でき、品質が安定していて、低コストの発光装置を提供すること。
【解決手段】この発光装置１は、透光性を有する透明体１０と、透明体１０が配設される基板１３と、透明体１０に対して光を照射すると共に、基板１３の一方の面上に配置される光源体１１と、を有する。そして、透明体１０と光源体１１との間に光を通過させる蛍光体１２を設置すると共に、蛍光体１２と光源体１１との間に空気が入る隙間１７を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、液晶テレビやスマートフォン、タブレット型端末などの薄型ディスプレイ市場が急激に拡大している。これに伴い、これらのディスプレイのバックライト光源は、蛍光ランプのような従来型の照明光源から、省電力、高効率および長寿命という特徴を持つ白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明光源に置き換わってきている。

特許文献１には、基板上に設置されたＬＥＤを蛍光体によって樹脂部の凹部に封止してなる発光装置が開示されている。この発光装置では、青色光を発する青色ＬＥＤと黄色光を発光する蛍光体を組み合わせて用いることで、ＬＥＤからの青色光と蛍光体からの黄色光の混合により白色光を発光させている。

特開２００６−１９９７５５号公報（発明の詳細な説明）

しかしながら、特許文献１に開示されている発光装置では、樹脂部内に配置される蛍光体を硬化させる必要があるため、製造時間を要してしまう。その結果、品質が不安定化しやすく、製造コストが上昇してしまう。また、ＬＥＤが蛍光体によって樹脂部内に封止される構成を有しているため、当該発光装置を構造上、変更させることは困難である。このため、照度を集中させて遠くを照らしたり、照度を分散させてまんべんなく照らしたりするなどの種々の仕様に容易に対応できないといった問題が生じる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、種々の仕様に容易に対応でき、品質が安定していて、低コストの発光装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の一側面は、透光性を有する透明体と、透明体が配設される基板と、透明体に対して光を照射すると共に、基板の一方の面上に配置される複数の光源体と、を有する発光装置において、光源体は、１つ又は複数のＬＥＤを有して構成され、かつ透明体に覆われるようにリング状に配置され、透明体は、内部が充実した充実体とされ、かつリング状の外形形状とされ、透明体に、複数の光源体と対向する連なった凹部を設け、透明体は、凹部の形成によって、光源体と対向する充実体の中央部分が厚く、周辺部分が中央部分より薄くなる形状とされ、光源体からの光を通過させる、蛍光材を有する蛍光体を充実体に貼り付け、蛍光体と複数の光源体との間に空気が入る連なった隙間を設け、凹部は、光源体を覆うような円周溝とされ、円周溝の底面には、蛍光体が貼り付けられているものである。

また、本発明の他の側面は、透光性を有する透明体と、透明体が配設される基板と、透明体に対して光を照射するとともに、基板の一方の面上に配置される複数の光源体と、を有する発光装置において、光源体は、１つ又は複数のＬＥＤを有して構成され、透明体は、内部が充実した充実体とされ、かつ、その断面形状が多角形状に形成され、その多角形の断面形状を形成する１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角を２０°以上４５°以下の範囲とされ、透明体に、複数の光源体と対向する連なった凹部を設け、透明体は、凹部の形成によって、光源体と対向する充実体の中央部分が厚く、周辺部分が前記中央部分より薄くなる形状とされ、光源体からの光を通過させる、蛍光材を有する蛍光体を充実体に貼り付け、蛍光体と複数の光源体との間に空気が入る連なった隙間を設けたものである。

また、透明体は、その断面形状が多角形状に形成され、その多角形の断面形状を形成する１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角を２０°以上４５°以下の範囲とすることが好ましい。

また、光源体を青い光を発光するＬＥＤとし、蛍光体を黄色い蛍光膜とし、蛍光膜を透明体の光源体と対向する面に貼り付けることが好ましい。

本発明によると、種々の仕様に容易に対応でき、品質が安定していて、低コストの発光装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の側断面図である。 図１中の発光装置を表側から見た平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の側断面図である。 図３中の発光装置を表側から見た平面図である。 図３における傾斜角を４２．５°とした場合の発光装置から照射される光の照度を表す図である。 図３における傾斜角を２２．５°とした場合の発光装置から照射される光の照度を表す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の側断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る発光装置の光源体の側断面図である。 図９中の発光装置に使用される光源体を表側から見た平面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る発光装置を表側から見た平面図である。 図１１中の発光装置をＡ−Ａ線で切断した断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を表側から見た平面図である。 図１３中の発光装置をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の変形例を示す図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、図１、図３、図７〜図９、図１２、図１４および図１５に示す矢示Ｘ_１方向を表および矢示Ｘ_２方向を裏とそれぞれ規定する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の側断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１を表側から見た平面図である。

図１および図２に示すように、発光装置１は、透光性を有し、内部が充実とされている透明体１０と、該透明体１０に光を照射する光源体１１と、透明体１０において光源体１１と対向する面に配置される蛍光体１２と、該光源体１１や回路が設置される基板１３とを有する。発光装置１は、一定の範囲に光を拡散照射させるための装置であり、たとえば、屋内を照明するために天井に設置される照明器具に適用することができる。発光装置１では青色光を放射する光源体１１と黄色光を発光する蛍光体１２を組み合わせて、白色光を発光させている。

光源体１１は、基板１３の一方の面となる表面（透明体１０を装着する側）上に配設されている。基板１３における光源体１１の周辺には該光源体１１と導通するための不図示の配線パターンが設けられている。また、基板１３を放熱機能を備えた実装基板としても良い。具体的には、光源体１１は、チップオンボード（ＣＯＢ）の形式で基板１３上に直接実装されている。なお、光源体１１は基板１３に対してボンディングワイヤの形式で接続するようにしても良い。本実施の形態では、光源体１１として、青色光を発光するチップタイプのＬＥＤ（Light Emitting Diode）が採用されている。しかしながら、光源体１１として、赤色光、緑色光もしくは紫外光等の他の種類の光を発光するＬＥＤや他の形態のＬＥＤを採用しても良いし、有機ＥＬ発光素子等のＬＥＤ以外の発光素子を採用しても良い。

図１に示すように、基板１３の一方の面上には、光源体１１の外側を覆う形態で透明体１０が配置されている。この透明体１０は、例えば、不図示の支持手段を用いて基板１３に装着することが可能である。透明体１０は、図１および図２に示すように、断面が略半球状の形態を有しており、その裏側には表側に向かって窪む円柱状の凹部１４が形成されている。すなわち、透明体１０は、その表面が曲面状に形成されたドーム形状を呈している。

凹部１４は、断面形状が略逆Ｕ字状でありかつ、平面視して略円形状に形成されている。そして、凹部１４の底面１５が光源体１１と対向する面を形成している。透明体１０を基板１３上に配置した状態では、凹部１４によって光源体１１が覆われることになる。このとき、図１に示すように、凹部１４の端部となるリング状の開口端部１６が基板１３と接触する。このため、光源体１１から放射される光が基板１３と透明体１０との間から漏れることがなくなる。

なお、透明体１０は、内部が空間ではなく充実体とされており、たとえば、アクリル樹脂などの無色で透光性を有する材料によって形成される。本実施の形態では、透明体１０は射出成形により形成されており、該射出成形によって形成されることで該透明体１０の形状の安定化を図ることが可能である。なお、透明体１０を射出成形以外の成形方法で形成するようにしても良い。

また、図１に示すように、透明体１０に設けられる凹部１４の底面１５には、蛍光体１２が取り付けられている。図１に示すように、蛍光体１２は光源体１１との間に隙間１７を隔てて取り付けられる。このため、透明体１０が基板１３に配置された状態では、光源体１１と蛍光体１２との間には空気層が形成される。当該隙間１７の隙間長ｄの大きさは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下範囲とすることが好ましい。しかし、０．１ｍｍ未満としたり５．０ｍｍを超えるようにしたりしても良い。本実施の形態では、蛍光体１２は円形状の黄色い蛍光膜として形成されている。この円形状の大きさは、凹部１４の底面１５内に納まる程度の大きさとされている。蛍光体１２として、黄色光を発光する黄色発光蛍光体が採用されている。

また、蛍光体１２は、貼り付け可能な蛍光膜として形成されている。このように、蛍光体１２は、貼り付け固定が可能であるため、底面１５の裏側に容易に取り付けることが可能である。なお、蛍光体１２の形状は円形状に限定されるものではなく、四角形等の他の形状としても良い。また、蛍光体１２の取り付け方法は、貼り付けに限定されるものではなく、蛍光塗料を塗布する等の他の方法で設置するようにしても良い。

なお、蛍光体１２は、発光装置１における白色光の発光方式により適宜好ましいものを採用することができる。たとえば、青色励起方式を採用する場合は、光源体１１から放射される光や必要とされる演色性に応じて、黄色発光蛍光体ではなく、緑色や赤色等の発光蛍光体を採用するようにしても良いし、黄色発光蛍光体に加えて緑色や赤色等の発光蛍光体を用いるようにしても良い。さらに、３波長方式を採用する場合は、赤、緑および青の３色の光の混合によって白色光を得るために、蛍光体１２として、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の３種類の蛍光体を組み合わせて用いるようにしても良い。

また、蛍光体１２は、蛍光材にシリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂を混合したものとすることができる。さらに、蛍光体１２の種類は、白色ＬＥＤに適用される各種のものを採用することができる。たとえば、蛍光体１２として、ＴＥＯＳ（Toshiba Material Europium Activated Ortho Silicate）蛍光体に代表されるシリケート系蛍光体を採用することが可能である。ＴＥＯＳ蛍光体は、紫外から青色領域の励起光で発光し、高温高湿の条件下でも高い発光効率を有する。また、蛍光体１２として、独立行政法人物質・材料研究機構（ＮＩＭＳ）で開発されたサイアロン蛍光体やＳｒサイアロン蛍光体に代表される窒化物系蛍光体を採用することができる。ＮＩＭＳで開発されたサイアロン蛍光体は、既存の蛍光体に比べ長波長励起が可能という特徴を持ち、青色ＬＥＤおよび黄色発光を示すアサイロン蛍光体膜を用いて疑似白色の発光をさせたり、黄色、緑色、赤色の各発光を示すサイアロン蛍光体膜を用いて黄色、緑色、赤色などの光を効率良く発光させることができる。Ｓｒサイアロン蛍光体は、独自の結晶構造を持っており、紫外から青色領域の励起光により高効率で発光する。また、所定領域において赤色蛍光体および緑色蛍光体のピーク波長を変更できるため、ＬＥＤの設計の自由度が高まり、用途に応じて発光波長を選択することを可能にしている。さらに、蛍光体１２として、近紫外励起蛍光体を採用することができる。近紫外励起蛍光体は、青色、緑色、赤色の各発光を示す蛍光体を組み合わせることで、演色性の高い白色光源を得ることができる。

発光装置１では、光源体１１と蛍光体１２の隙間長ｄ、図１に示す光源体１１の幅寸法Ｗ、図１に示す透明体１０の断面における表面ｅの曲率および光源体１１の電源の大きさを変化させることで、発光装置１から照射される光の強度や照射範囲を調整できる。ここで、透明体１０は金型を用いて製造され、光源体１１も規格に基づいて生産される。また、電源は、使用される国の規定などで一定となることが多い。このため、上述の光源体１１の幅寸法Ｗ、表面ｅの曲率および光源体１１の電源を変化させるのはそれほど容易ではない。一方、隙間長ｄは、発光体１１と基板１３との間に他の基板を介在させることや、蛍光体１２を厚くしたり二重に貼ったりすることで容易に調整できる。したがって、発光装置１の仕様に合わせて隙間長ｄを調節することで、該発光装置１の光の強度や照射範囲を調整することが簡単に可能となる。

次に、発光装置１の作用について説明する。発光装置１を１つまたは複数有する発光パネルは、透明体１０が照射側となる表側を向くようにして、不図示の照明器具に取り付けられる。この照明器具は屋内等の任意の位置に設置することができる。不図示のスイッチをＯＮにして、電源から基板１３の表側に設けられる光源体１１に電気を供給すると、光源体１１が点灯し、該光源体１１から透明体１０へ向けて青色光が照射される。光源体１１から出射した青色光は空気層となる隙間１７を通過して蛍光体１２に入射する。なお、光源体１１から出射する青色光の一部は、凹部１４の底面１５の側ではなく側面側に向かうがその割合は非常に少なく、ほとんどの出射光が蛍光体１２の側に向かうことになる。凹部１４の底面１５に向かう光は透明体１０に入射した後、開口端部１６に近い表面eで反射され表の方向に向かう。

蛍光体１２に入射した青色光の一部は、該蛍光体１２によって吸収され、黄色光を発光する。そして、光源体１１から放射され、蛍光体１２によって吸収されなかった青色光と、蛍光体１２から放射された黄色光の混合光が透明体１０を通過し、白色光として外部に放射される。具体的には、透明体１０に入射した混合光は、略半球状の透明体１０の表面ｅの部分により屈折や反射され、最終的に外部へ向けて出射される。このように青色光と黄色光を混合することで人間の目には白色光として認識される。なお、黄色発光蛍光体からなる蛍光体１２を通過する青色光の波長は３５０〜４６０ｎｍの範囲とすることがより好ましい。また、蛍光体１２として、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の３種類の蛍光体を組み合わせたものを用いる場合、光源体１１から放射される青色光の波長を、たとえば、３６５ｎｍとすることが可能である。さらに、青色光に限らず、光源体１１から放射される光の波長を、たとえば４２０〜４４０ｎｍもしくは４５０〜４５５ｎｍの範囲としても良いし、４６０ｎｍとしても良い。また、混合光の多くは表面ｅの部分にて表側（図１の上方側）へ向けて屈折されることとなり、その状態で外部へ出射される。このため、照射側である表側に向かってより高い照度の光を放射させることが可能となる。すなわち、透明体１０が凸レンズとして作用する。

以上のように構成された発光装置１では、蛍光体１２が貼り付け可能な蛍光膜として形成されているため、蛍光体１２を透明体１０に対して容易に取り付けることが可能となる。また、蛍光体１２を塗布形式で配置する場合も蛍光体１２を透明体１０に容易に設置することが可能となる。したがって、従来の蛍光体のように硬化させる必要がなくなるため、体積が収縮するのを防止できると共に、製造工程を簡素化でき、製造時間も短縮できる。その結果、発光装置１の品質が安定化すると共に、コストを削減できる。

また、発光装置１では、隙間１７の隙間長ｄの大きさを容易に変更することが可能である。このため、隙間１７の大きさを調整することで、照度を集中させて遠くを照らしたい場合や照度を分散させてまんべんなく照らしたい場合などの種々の仕様に容易に対応させることが可能となる。また、隙間１７の大きさを０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内とすると、装置の配置構成を大幅に変更することなく、種々の仕様に対応させることができる。また、隙間長ｄ、透明体１０の表面ｅの曲率、光源体１１の幅寸法Ｗおよび光源体１１の電源の大きさを変えることにより、種々の仕様に対応させることが可能となる。

また、発光装置１では、基板１３に配置された光源体１１を透明体１０で覆う構成とされている。このため、発光装置１１の組み立てを容易に行うことができることとなり、製造工程を簡素化でき、製造時間を短縮できる。また、製造工程を簡素化できることにより、初期の設備投資を抑えることが可能となる。また、透明体１０が外部環境にさらされることがなくなり、目的とする色、この例では白色光を安定的に出射することができる。

また、発光装置１では、蛍光体１２を蛍光膜として透明体１０に貼り付ける構成とされている。このため、蛍光体１２の透明体１０への取り付けが容易となり、発光装置１の組み立てが非常に容易となる。また、蛍光体を硬化させる場合と比較して、混合・攪拌工程が不要となるため、蛍光体の色度のばらつきを抑えることができる。その結果、光の色を均一にでき、色温度のむらを減らすことが可能になる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置２０について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置１と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置２０の側断面図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置２０を表側から見た平面図である。

図３および図４に示すように、発光装置２０は、透光性を有し、内部が充実とされている透明体２１と、該透明体２１に光を照射する光源体１１と、透明体２１において光源体１１と対向する面に設置される蛍光体１２と、該光源体１１が設置される基板１３とを有する。第２の実施の形態に係る発光装置２０は、第１の実施の形態に係る発光装置１と透明体の構成が相違する。

図３および図４に示すように、透明体２１は、光源体１１を覆うような略ドーム状の形態を有している。また、透明体２１の断面形状は複数の側面２２により形成される略多角形状を呈している。透明体２１の裏側には表側に向かって窪む円柱状の凹部２３が形成されている。凹部２３は、断面形状が略逆Ｕ字状でありかつ、平面視して略円形状に形成されている。凹部２３の底面２４は光源体１１と対向する面を形成している。透明体２１を基板１３上に配置した状態では、凹部２３によって光源体１１が覆われることになる。このとき、図３に示すように、凹部２３の端部となる開口端部２６が基板１３と接触する。

また、図３に示すように、透明体２１に設けられる凹部２３の底面２４には、蛍光体１２が取り付けられている。図３に示すように、蛍光体１２は光源体１１との間に隙間２５を隔てて取り付けられる。当該隙間２５の隙間長ｆの大きさは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲とするのが好ましい。また、隙間長ｆは、側面２２の１つの断面長の０．２〜２倍とすることが好ましい。しかし、隙間長ｆを０．１ｍｍ未満としたり５．０ｍｍを超えるものとしても良い。

図３に示すように、透明体２１において断面多角形を形成する１つの側面２２と該１つの側面２２と隣接する他の側面２２との間の傾斜角θは、２０°以上４５°以下の範囲とされている。本実施の形態では、図３に示すように、透明体２１は１０個の側面２２を有している。なお、傾斜角θの大きさが変化すると、その変化に伴って側面２２の幅寸法や数も変化する。ここで、傾斜角θが２０°未満の場合には、光源体１１から透明体２１に入射する光は側面２２において全反射しやすくなり、光源体１１からの光が透明体２１から前方に向けて放射される割合が少なくなる。このため、断面円形とした透明体では前方（中心軸線Ｌの方向）の光量が落ちることとなる。

一方、傾斜角θが４５°より大きい場合には、光源体１１から透明体２１に入射した光は側面２２にて周方向外方に向かって屈折しやすくなり、光が周方向外方、すなわち図３においての左右方向に向かって拡散しやすくなる。このため、傾斜角θを２０°以上４５°以下の範囲とすることで、透明体２１に入射した光を側面２２にて表側に向かって屈折させて、光を透明体２１から表方向に向かって拡散放射させることができる。その結果、効率良く表方向に向かって光を拡散放射させることが可能となる。すなわち、透明体２１から出射する光は図３において上方に向かう率が多くなり、左右方向に向かう率は非常に少なくなる。これが効率良く拡散させる状態である。

上述した効率良く拡散している状態では、図３における角度θ１で言えば、４０度から１４０度の範囲に多くの光が集まる。このような中で、さらに、傾斜角θが３５°以上４５°以下の範囲の場合には、透明体２１から前方に向けて放射される光は、その角度θ１が４０度から１４０度の範囲ではそれほど強度の変化がなく表側に向かってまんべんなく分散する。一方、傾斜角θが２０°以上３０°以下の範囲の場合には、透明体２１から前方に向けて放射される光は中心軸線Ｌ側に集中する。このような変化は、隙間長ｆ、光源体１１の幅寸法Ｗによっても左右されるが、一般的に傾斜角θが３０°以上、特に３５°以上で放射光は分散し、３５°以下、特に３０°以下で放射光は集中する。

以上のように、傾斜角θを３５°以上４５°以下の範囲とすることで、照度を分散させて、前方をまんべんなく照らすことが可能となる。これより、発光装置２０を一般の照明器具に適用する場合には、傾斜角θを３５°以上４５°以下の範囲とすることが好ましい。一方、傾斜角θを２０°以上３０°以下の範囲とすることで、照度を中心軸線Ｌ側に集中させて、遠くを照らすことが可能となる。これより、遠方を照射させるために、発光装置２０を投光器等に適用する場合には、傾斜角θを２０°以上３０°以下の範囲とすることが好ましい。

図５は、図３における傾斜角θを４２．５°とした場合の図３における角度θ１と発光装置２０から照射される光の照度の関係を示す図である。図６は、図３における傾斜角θを２２．５°とした場合の図３における角度θ１と発光装置２０から照射される光の照度の関係を示す図である。ここで、角度θ１は、光源体１１の表面と中心軸線Ｌとが交わる点Ｊを中心として、基板１３の表面に対して時計回り方向に形成される角度をいう（図３参照）。点Ｊは、ＬＥＤ（光源体１１の中心）の位置を示し、ＬＥＤの発光角度は角度θ１で言えば、３０°〜１５０°の１２０°の範囲となる。このため、光源体１１からの光は、そのほとんどが蛍光体１２に入る。この作用は、図１に示す光源体１１においても同様である。なお、図５および図６において、縦軸は百分率で換算した照度の値を示し、横軸は角度θ１を示す。また、図５および図６における照度の値はコンピュータによる解析値を示しており、照度は発光装置２０の真上の位置において計測されるものとする。

図５に示すように、傾斜角θが４２．５°のときには、角度θ１が約７０．０〜約１１０．０°の範囲において約１００％の照度を示している。また、角度θ１が約４０．０〜約１４０．０°の範囲において５０％以上の照度を示している。一方、図６に示すように、傾斜角θが２２．５°のときには、角度θ１が約８５．０〜約９５．０°の範囲において約１００％の照度を示している。また、角度θ１が約５５．０〜１２５．０°の範囲において５０％以上の照度を示している。以上より、傾斜角θが４２．５°のときの方が、傾斜角θが２２．５°のときと比較して、光が広範囲に分散していることがわかる。これらのデータや他のデータから、上述したように、傾斜角θが３０°以上４５°以下、特に３５°以上４５°以下の範囲のときには、照度を分散させることができ、傾斜角θが２０°以上３５°以下、特に２０°以上３０°以下の範囲のときには、照度を中心軸線Ｌ側に集中させることが可能であることが判明した。

以上のように構成された発光装置２０では、傾斜角θを２０°以上４５°以下の範囲としているので、入射した光を側面２２にて屈折させて、透明体２１から表方向に向かって強い光を効率良く拡散放射させることができる。その結果、照射対象に向かって、よりむらがなく高い照度の光を放射させることが可能となる。

また、発光装置２０では、透明体２１の多角形の側面２２の数を変えたり、隣接する側面２２の間の傾斜角θの大きさを変えたりすることにより、見た目の形状をほとんど変更することなく、透明体２１から放射される光の照度や照射範囲を変更することが可能となる。このため、発光装置２０を、種々の仕様に対応させることが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置３０について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置１と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置３０の斜視図である。この図７に示すように、発光装置３０は、透光性を有し、長尺状の外形形状を有する透明体３１と、該透明体３１に光を照射する複数の光源体１１と、透明体３１において光源体１１と対向する面に設置される長尺状の蛍光体１２と、該複数の光源体１１が設置される基板１３とを有する。この実施の形態の基板１３は厚さ１．６ｍｍ、長さ５９０ｍｍ、幅６．０ｍｍでガラスエポキシ基板またはアルミ基板が採用される。なお、幅を２２．２ｍｍとしても良い。また、光源体１１の幅Ｗは３．５ｍｍとなっている。

図７に示すように、透明体３１は、長尺状の外形形状を有しており、その断面形状は複数の側面２２により形成される略多角形状を呈している。透明体３１は、内部が充実している充実体とされており、その裏側には透明体３１の長尺方向に沿って切り欠かれた長尺状の溝部３２が形成されている。透明体３１における長尺方向の両端部は溝部３２により開口する開口部３３とされている。溝部３２は、断面形状が略Ｕ字状でありかつ、裏側から平面視して細長の略矩形状（長尺状）に形成されている。また、溝部３２は略矩形状の底面３４を有しており、該底面３４は、複数の光源体１１と対向する面を形成している。

なお、透明体３１の両端部に形成される開口部３３を透明体３１にて閉塞するような構成としても良い。また、透明体３１の両端部には、各側面２２から当該両端部の中点Ｍに向かう三角形状面３５が複数集まった端面が形成されている。すなわち、略三角形状（この三角は実際には目に見えない）を呈する三角形状面３５の頂部が中点Ｍで合わさっている。透明体３１は、たとえば射出成型により一体形成することができる。

図７に示すように、基板１３上には透明体３１の長尺方向に沿って複数の光源体１１が配設されている。この光源体１１は、均等な間隔を隔てて複数個配置されている。また、各光源体１１は、略直方体形状の外形形状を呈している。透明体３１を基板１３上に配置した状態では、溝部３２によって各光源体１１が覆われることになる。すなわち、複数の光源体１１は透明体３１の溝部３２内に収納される。このとき、図７に示すように、溝部３２の端部となる２つの開口端部３６が基板１３と接触する。当該開口端部３６は、透明体３１の長尺方向に沿った直線状に形成される。

また、図７に示すように、透明体３１に形成される溝部３２の底面３４には、蛍光体１２が取り付けられている。蛍光体１２は、底面３４の形状に対応するような細長の略矩形状に形成されている。このため、蛍光体１２は、複数の光源体１１に対して対向するように配置されている。また、図７に示すように、蛍光体１２は光源体１１との間に隙間３７を隔てて取り付けられる。当該隙間３７の隙間長ｇの大きさは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲とするのが好ましい。

なお、各光源体１１は青色光を放射するＬＥＤとされており、蛍光体１２は、黄色光を発光する貼り付け可能な蛍光膜とされている。また、本発明の第２の実施の形態の場合と同様、透明体３１における隣接する側面２２の間の傾斜角θは、２０°以上４５°以下の範囲とされている。このため、光源体１１から蛍光体１２を通過して透明体３１に入射した光は側面２２にて表側に向かって屈折し、白色光として効率良く拡散放射される。

以上のように構成された発光装置３０では、複数の光源体１１から放射される光を透明体３１を介して外側に効率良く拡散放射することができるため、透明体３１からより強い光を放射することができると共に、光の照射範囲を大きくすることが可能となる。また、発光装置３０では、複数の光源体１１が均等な間隔となるように配置されているため、照度が平均化して見やすい照明を構成できる。

また、発光装置３０では、透明体３１は射出成型により一体形成されている。このため、寸法精度が向上し、簡易な構成で光の照度を大きくできると共に、照射範囲を拡大できる。また、基板１３上に設置される光源体１１の数を変更することで、透明体３１から放射される光の照度や照射範囲を容易に調節することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置４０について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置１と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図８は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置４０の側断面図である。

図８に示すように、発光装置４０は、透光性を有し、蛍光体１２との間に大きな空間Ｓを有する透明体４１と、白色光を発光する光源装置４２を有して構成される。光源装置４２は、光を発光する光源体１１と、該光源体１１が設置される基板１３と、光源体１１と基板１３の間に介在される透明導電膜４３と、光源体１１が収納される枠体４４と、枠体４４の内側に設置される反射体４５と、光源体１１を基板１３に固定する樹脂体４６と、光源体１１と対向するように配置される蛍光体１２とを有する。

図８に示すように、透明体４１は、内側に空間Ｓを有する略球状の外形形状を呈している。たとえば、透明体４１は、光源装置４２の外側を覆い、略球形状の電球を形成している。なお、透明体４１の外形形状は略球形状に限定されるものではなく、略半球状等の他の形状としても良い。また、透明体４１はガラス材により形成されているが、アクリル樹脂などの透光性を有する樹脂材料によって形成するようにしても良い。

光源体１１は、チップオンボード（ＣＯＢ）の形式で基板１３上に透明導電膜４３を介して実装されている。光源体１１としては、ｎ型電極とｐ型電極とを同一面上に有するフリップチップ型のＬＥＤを採用することができる。なお、光源体１１は透明導電膜４３を介さずに基板１３上に直接実装するようにしても良い。また、基板１３は、放熱機能を備えた実装基板とすることができる。

また、図８に示すように、光源体１１の外側には、枠体４４が配置されている。枠体４４の表側は開口しており、その開口空間４７の中央底部に光源体１１が配置される。この枠体４４は、たとえば、合成樹脂部材もしくはセラミック部材から形成することができる。枠体４４の内側には、光源体１１から放射された光を反射させるための反射体４５が配設されている。反射体４５の材料としては、酸化チタン等のフィラーを添加した光反射性の樹脂やアルミナ等のセラミックを挙げることができる。

また、図８に示すように、枠体４４の開口空間４７内には、樹脂体４６が配置されている。光源体１１は、この樹脂体４６によって枠体４４内に固定されている。樹脂体４６は、透明性の高い樹脂を硬化させたものである。樹脂体４６の樹脂材料としては、たとえば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等が挙げられる。なお、樹脂体４６は、枠体４４の開口空間４７内の一部ではなく枠体４４内、すなわち反射体４５の内側をすべて埋め尽くすように充填するようにしても良い。

蛍光体１２は、黄色光を発光する貼り付け可能な蛍光膜として形成されており、枠体４４内に樹脂体４６が配置された状態で、該枠体４４の表側に配置される。具体的には、樹脂体４６によって光源体１１を枠体４４内に固定した状態で、蛍光体１２がその表側から枠体４４に貼り付けて固定される。

発光装置４０では、光源体１１から放射された青色光は、開口空間４７または樹脂体４６を通過した後、蛍光体１２により白色光に変換される。また、光源体１１が樹脂体４６で覆われている場合、樹脂体４６に入射した青色光の一部または開口空間４７から反射体４５に向かう青色光は反射体４５により反射された後、蛍光体１２にて白色光に変換される。そして、光源装置４２から放射された白色光は透明体４１を通過し外部に放射される。

以上のように構成された発光装置４０では、蛍光体１２は、枠体４４内に光源体１１を固定または封止した状態で該枠体４４に貼り付け固定される。このため、あらかじめ光源体１１が実装された基板１３を製造しておき、当該製造された基板１３に蛍光体１２を後付けすることで光源装置４２を製造できる。したがって、発光装置４０の製造工程が簡素化でき、製造効率が向上するとともに、該発光装置４０の製造コストを削減できる。

また、発光装置４０では、蛍光体１２を貼り付け固定できるため、従来の蛍光体を製造するための混合・攪拌工程が不要となる。このため、作業性が向上し、蛍光体１２の品質が向上する。また、蛍光体の色度のばらつきを抑えることができるため、光の色を均一にでき、色温度のむらを減らすことが可能になる。

また、発光装置４０では、蛍光体１２を貼り付け固定する構成としている。このため、従来のように蛍光体を硬化させる場合と比較して、蛍光体使用量を減少させることができるとともに、作業効率が向上する。その結果、大幅にコストを削減することが可能になる。また、蛍光体１２を貼り付けにより固定できるため、蛍光体１２に関する専門知識がない者でも発光装置４２の製造が可能となる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置６０について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置１と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図９は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置６０の光源体５０の側断面図である。図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置６０に使用される光源体５０を表側から見た平面図である。図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置６０を表側から見た平面図である。図１２は、図１１中の発光装置６０をＡ−Ａ線で切断した断面図である。

図９および図１０に示すように、光源体５０は、アルミニウムから形成される基板５１と、基板５１の表側に積層される印刷層５２と、印刷層５２を介して基板５１上に実装される複数の光源体となるＬＥＤチップ５３と、ＬＥＤチップ５３を基板５１上に封止する蛍光体となる蛍光樹脂体５４とを有する。

図１０に示すように、基板５１は平面視して四角形の形状を呈している。また、基板５１は、高い放熱性能を得るために、アルミニウムにより形成されている。基板５１の表面には、ＬＥＤチップ５３もしくは回路等においてサージが発生するのを防止するために絶縁処理が施されている。基板５１の図１０における横幅Ｊおよび縦幅Ｋの寸法は、それぞれ２４ｍｍおよび２０ｍｍに形成することができる。

基板５１の表側には印刷層５２が積層されている。図１０に示すように、この印刷層５２は、平面視して円形状になるように積層されている。印刷層５２は、たとえば、セラミック塗料を基板５１上にスクリーン印刷することにより積層される。また、印刷層５２の表面には不図示の配線パターンが形成されている。そして、印刷層５２の表側には、複数のＬＥＤチップ５３が実装される。図１０に示すように、ＬＥＤチップ５３は、たとえば基板５１上に１２個配置することができる。なお、基板５１上に配置されるＬＥＤチップ５３の数は、１２個以外の複数個としても良い。ＬＥＤチップ５３として、青色光を発光するチップタイプのＬＥＤが採用されている。

また、基板５１上には、ＬＥＤチップ５３と導通する配線パターン５５が形成されており、該配線パターン５５上にはコネクタ端子５６が設置されている。該コネクタ端子５６により外部との配線接続が可能となっている。

図９に示すように、蛍光樹脂体５４は、ＬＥＤチップ５３を封止する形態で印刷層５２上に配置されている。この蛍光樹脂体５４は、図１０に示すように、平面視して印刷層５２より小径の円形状となるように該印刷層５２上に配置されている。蛍光樹脂体５４の直径Ｎの寸法は、たとえば１５ｍｍに形成することができる。蛍光樹脂体５４は、透光性の高い樹脂材料を硬化させたものである。蛍光樹脂体５４の樹脂材料としては、たとえば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等が挙げられる。また、蛍光樹脂体５４中には、黄色光を発光する黄色蛍光粉末が含有されている。このため、蛍光樹脂体５４は、黄色透明色を有する樹脂体となっている。なお、蛍光樹脂体５４中に含有される粉末は、黄色蛍光粉末に限定されるものではなく、たとえば、赤色蛍光粉末や緑色蛍光粉末等の他の種類の蛍光粉末を含有させるようにしても良い。さらに、黄色蛍光粉末に加えて、赤色蛍光粉末や緑色蛍光粉末等の他の種類の蛍光粉末を含有させるようにしても良い。また、蛍光体とするのではなく、単なる色つきシリコーン樹脂としたり、無色の樹脂材料としても良い。

光源体５０では、複数のＬＥＤチップ５３から出射した青色光は蛍光樹脂体５４に入射する。そして、蛍光樹脂体５４に入射した青色光の一部は、該蛍光樹脂体５４に含有される黄色蛍光粉末によって吸収され、黄色光を発光する。一方、蛍光樹脂体５４において黄色蛍光粉末に吸収されない青色光は、青色光として蛍光樹脂体５４から放射される。そして、蛍光樹脂体５４を通過した青色光と黄色光の混合により白色光が発光する。

以上のように構成された光源体５０では、発光部となる蛍光樹脂体５４内に複数のＬＥＤチップ５３を配置することにより、１つの光源体で、より高い発光量を得ることが可能となる。このため、光源体５０を各種の照明器具へ適用することがより容易となる。また、光源体５０が適用される照明器具のメンテナンス負担を軽減できるとともに、照明器具の設計も容易となる。さらには、複数の光源体を１つのデバイスに組み込んでいるため、照射面積を広くできると共に、照射対象において多重の影が発生するのを防止できる。

また、光源体５０では、基板５１の材質をアルミニウムとすることで、高い放熱性を得ることができ、熱抵抗を低減することが可能となる。また、基板５１および発光部となる蛍光樹脂体５４の面積を大きくすることで、ＬＥＤチップ５３から放出される熱密度を緩和することができ、光源体５０の放熱性を向上させることが可能となる。このように、高い放熱性と複数のＬＥＤチップ５３による高出力を実現することで、装置全体の発光効率を向上させることが可能となる。また、基板５１の表面に絶縁処理を施すことで、ＬＥＤチップ５３等に過大電流が加わり、サージが発生するのを防止できる。

また、光源体５０では、配線パターン５５上にコネクタ端子５６が設置されているため、コネクタ端子５６を用いて外部と配線接続することが可能となる。このため、従来の半田を用いて接続する場合と比較して、配線接続が容易となり、接続部分が断線するのを防止できる。

図１１および図１２に示すように、発光装置６０は、保持基板６１の一面に光源体５０を合計４個配置し、その表側に内部が充実した透明体１０を配置することにより構成される。保持基板６１は、平板状の形態を有しており、４個の光源体５０を保持している。

図１１に示すように、光源体５０は、保持基板６１上に図１１における上下に２個ずつ並べて配置されている。そして、透明体１０が４個の光源体５０を覆うように保持基板６１上に配置される。具体的には、透明体１０を保持基板６１の表面上に配置させると、４個の光源体５０が凹部１４によって覆われる。また、透明体１０が基板６１上に配置された状態では、凹部１４の底面１５に貼りつけられた蛍光体１２と光源体５０との間に空気層となる隙間６２が形成される。このとき、図１２に示すように、開口端部１６が基板６１と接触しているため、光源体５０から放射される光が基板６１と透明体１０との間から漏れることがなくなる。

発光装置６０では、光源体５０から放射される白色光または有色光が蛍光体１２と透明体１０を通過して外側に効率良く拡散放射される。なお、基板６１上に配置される透明体は、断面略半球状の透明体１０に限定されるものではなく、断面多角形状の透明体２１や内部に空間を有する透明体４１等としても良い。また、透明体１０内に配置される光源体５０の数は、４個に限定されるものではなく、３個以下としても良いし、５個以上としても良い。この発光装置６０は、一定の範囲に光を効率良く拡散照射させるための装置であり、たとえば、屋内を照明する照明器具や遠方を照明するための投光器に適用することが可能である。また、複数の発光装置６０を１つの基板上に搭載することで、より高出力の投射装置を構成するようにしても良い。

以上のように構成された発光装置６０では、４個の光源体５０を１つのユニットとして構成させているため、１つのデバイスで、より高い発光量を得ることができるとともに、照射範囲を拡大することが可能となる。このため、単純な構成で、高い照度の光を広範囲に渡って放射させることが可能となり、各種の照明器具へ適用することがより容易となる。また、発光装置６０を照明器具に適用することにより、通常の照明器具よりもむらがなく高い照度の光を拡散照射させることが可能となる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置７０について説明する。なお、説明に当たって第５の実施の形態に係る発光装置６０と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図１３は、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置７０を表側から見た平面図である。図１４は、図１３中の発光装置７０をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

図１３および図１４に示すように、発光装置７０は、平板状の保持基板６１の一面に本発明の第５の実施の形態に係る光源体５０をリング状に合計６個配置し、その表側に内部が充実した透明体７１を配置することにより構成される。ただし、この光源体５０は六角形状の基板５１Ａとしている。

図１３に示すように、光源体５０は、保持基板６１上にリング状に沿うように隣接して６個配置されている。また、６個の光源体５０をリング状に覆うように、透明体７１が保持基板６１上に配置される。図１４に示すように、透明体７１は、断面が略半球状の形態を有し、表裏方向から見て略リング状に形成されている。また、透明体７１の裏側には、円周状の形態で表側に向かって溝状に形成される円周溝７２設けられている。この円周溝７２は、その断面形状が略Ｕ字状となるように形成されている。このため、円周溝７２の外周側および内周側のそれぞれには、端部となる外周端部７３および内周端部７４がそれぞれ形成される。また、円周溝７２の底面７５には蛍光体１２が貼り付けられている。

透明体７１を基板６１上に配置させると、この円周溝７２によってリング状に配置された６個の光源体５０が覆われることになる。また、透明体７１が基板６１上に配置された状態では、蛍光体１２と光源体５０との間に空気層となる隙間７６が形成される。このとき、図１４に示すように、円周溝７２の開口端となる外周端部７３および内周端部７４が基板６１と接触しているため、光源体５０から放射される光が基板６１と透明体７１との間から漏れることがなくなる。

発光装置７０では、光源体５０から放射される白色光または有色光が蛍光体１２と透明体７１を通過して外側に効率良く拡散放射される。なお、基板６１上に配置される透明体は、断面略半球状の透明体７１に限定されるものではなく、断面多角形のリング状の透明体や内部に空間を有する透明体等としても良い。また、透明体７１内にリング状に配置される光源体５０の数は、６個に限定されるものではなく、５個以下としても良いし、７個以上としても良い。また、発光装置７０は、たとえば、屋内を照明する照明器具や遠方を照明するための投光器に適用することが可能である。また、複数の発光装置７０を１つの基板上に搭載することで、より高出力の投射装置を構成するようにしても良い。

以上のように構成された発光装置７０では、６個の光源体５０を１つのユニットとして構成させているため、１つのデバイスで、より高い発光量を得ることができるとともに、照射範囲を拡大することが可能となる。このため、単純な構成で、高い照度の光を広範囲に渡って放射させることが可能となり、各種の照明器具へ適用することがより容易となる。また、発光装置７０を照明器具に適用することにより、通常の照明器具よりもむらがなく高い照度の光を拡散照射させることが可能となる。

また、発光装置７０では、透明体７１の裏側に円周溝７２が設けられている。このため、透明体７１によって発光装置５０を完全に覆うことができ、光源体５０からの光が外部に漏れるのを防止することが可能となる。また、光源体５０と蛍光体１２との間には隙間７６が形成されているため、光源体５０から放射された光を一度拡散させた状態で透明体７１に入射させることが可能となる。このため、発光装置７０から高い照度の光を効率良く拡散照射させることが可能となる。また、発光装置７０では、６個の光源体５０がリング状に沿って均等な間隔となるように配置されているため、照度が平均化して見やすい照明を構成できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の各形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。

上述の第２および第３の実施の形態では、透明体２１，３１は、１０個の大きな側面２２を有する断面略多角形状を呈しているが、側面２２の数は１０個に限定されるものではなく、９個以下としても良いし、１１個以上としても良い。

また、上述の第１から第３、第５および第６の実施の形態では、透明体１０，２１，３１，７１として、無色で透光性を有する充実体が採用されているが、有色で透光性を有する充実体を採用するようにしても良い。また、透明体１０，２１，３１，７１の材料として、透明度の観点からアクリル樹脂が用いられているが、たとえば、耐熱性等を考慮してポリカーボネートを用いても良いし、他の樹脂材やガラス材などを用いても良い。

また、上述の各実施の形態では、基板１３，５１は、回路付きの基板１３，５１となっているが、単なる板としたり、時には基板１３，５１をなくしても良い。さらに、上述の第３の実施の形態では、溝部３２は細長の略矩形状の溝となっているがところどころ繋がっていない溝としても良い。また、上述の第６の実施の形態では、円周溝７２としては、完全なリング状の溝となっているが、ところどころ繋がっていない溝としても良い。

また、上述の第１から第３の実施の形態では、隙間長ｄ，ｆ，ｇの大きさは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲が好ましいとされているが、隙間長ｄ，ｆ，ｇの大きさをこれらの範囲以外の大きさとしても良い。

また、上述の第４の実施の形態では、透明体４１は、光源装置４２を構成する蛍光体１２の外側に空間Ｓを介して配設さている。すなわち、蛍光体１２は透明体４１と光源体１１との間に設置されている。しかしながら、図１５に示すように、蛍光体１２を透明体４１の表側（光源体１１とは逆側）に設置するようにしても良い。この際、透明体４１が枠体４４の表側に粘着剤にて貼りつけ固定されるような構成とされる。

また、上述の各実施の形態では、発光装置１，２０，３０，４０，６０，７０は、屋内の照明として用いられているが、屋外の照明として用いても良い。また、照明として用いることに限定されず、たとえば、各種ディスプレイや看板などを照らす目的で用いたり、案内灯、表示灯、非常灯もしくは各種検査用照明として用いてもよく、発光装置１，２０，３０，４０，６０，７０を構成要素の一部として含む各種機器・装置全般に適用可能である。

１，２０，３０，４０，６０，７０…発光装置
１０，２１，３１，４１，７１…透明体
１１，５０…光源体
１２…蛍光体
１３，５１，６１…基板
１４…凹部
１５…底面（対向する面）
１７，３７，６２，７６…隙間
２２…側面
ｅ…表面
θ…傾斜角

Claims (4)

1. 透光性を有する透明体と、
   前記透明体が配設される基板と、
   前記透明体に対して光を照射するとともに、前記基板の一方の面上に配置される複数の光源体と、
   を有する発光装置において、
   前記光源体は、１つ又は複数のＬＥＤを有して構成され、かつ前記透明体に覆われるようにリング状に配置され、
   前記透明体は、内部が充実した充実体とされ、かつリング状の外形形状とされ、
   前記透明体に、前記複数の光源体と対向する連なった凹部を設け、
   前記透明体は、前記凹部の形成によって、前記光源体と対向する前記充実体の中央部分が厚く、周辺部分が前記中央部分より薄くなる形状とされ、
   前記光源体からの光を通過させる、蛍光材を有する蛍光体を前記充実体に貼り付け、
   前記蛍光体と前記複数の光源体との間に空気が入る連なった隙間を設け、
   前記凹部は、前記光源体を覆うような円周溝とされ、前記円周溝の底面には、前記蛍光体が貼り付けられていることを特徴とする発光装置。
2. 透光性を有する透明体と、
   前記透明体が配設される基板と、
   前記透明体に対して光を照射するとともに、前記基板の一方の面上に配置される複数の光源体と、
   を有する発光装置において、
   前記光源体は、１つ又は複数のＬＥＤを有して構成され、
   前記透明体は、内部が充実した充実体とされ、かつ、その断面形状が多角形状に形成され、その多角形の断面形状を形成する１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角を２０°以上４５°以下の範囲とされ、
   前記透明体に、前記複数の光源体と対向する連なった凹部を設け、
   前記透明体は、前記凹部の形成によって、前記光源体と対向する前記充実体の中央部分が厚く、周辺部分が前記中央部分より薄くなる形状とされ、
   前記光源体からの光を通過させる、蛍光材を有する蛍光体を前記充実体に貼り付け、
   前記蛍光体と前記複数の光源体との間に空気が入る連なった隙間を設けたことを特徴とする発光装置。
3. 請求項１記載の発光装置において、
   前記透明体は、その断面形状が多角形状に形成され、その多角形の断面形状を形成する１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角を２０°以上４５°以下の範囲としたことを特徴とする発光装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置において、
   前記光源体を青い光を発光するＬＥＤとし、前記蛍光体を黄色い蛍光膜とし、前記蛍光膜を前記透明体の前記光源体と対向する面に貼り付けたことを特徴とする発光装置。

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