JP5810301B2

JP5810301B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5810301B2
Application number: JP2009268104A
Authority: JP
Inventors: 祐也山本; 横谷　良二; 良二横谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011114096A

Description

本発明は、発光素子および該発光素子からの光を波長変換する波長変換部を備え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た光を発する蛍光体を含有した透光性部材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高出力化などにともない照明器具にまで応用されている。

このような発光装置を照明装置に応用する場合、一つの発光素子の光出力だけでは照明装置として十分な光出力を得ることが難しく、照明装置から放射される光出力の確保や面状の発光を得るため、複数個の発光素子を実装基板上に実装させるとともに、複数個の発光素子を覆うように波長変換部を配置することが考えられる。しかしながら、発光素子は、照明装置全体から見ると比較的小さく、点光源としてみなされるために、単に、波長変換部を複数個の発光素子を被覆するように配置させた構成だけでは、個々の発光素子から放射される光が目立ってしまう。たとえば、青色光を放射する複数個の発光素子たる複数個のＬＥＤチップと、青色光を吸収し補色となる黄色の蛍光を放射する波長変換部を用いた照明装置において、照明装置の光出射面を見ると、照明装置から放射される光量は、ＬＥＤチップが配置された位置と、ＬＥＤチップ同士の間となる位置とで異なる。そのため、照明装置の光出射面は、ＬＥＤチップ同士の間となる位置が、ＬＥＤチップが配置される位置より暗くなってしまう。また、照明装置の光出射面では、ＬＥＤチップに対応する位置と比較して、ＬＥＤチップ同士の間に対応する位置の色調が、より黄色く見えてしまう傾向にある。特に、照明装置は、所望の配光を得るために、別途にレンズや反射鏡を組み合わせる場合もあり、照明装置からの光が照射される被照射面に照度むらや色むらやが目立ってしまう場合もある。

ところで、複数個のＬＥＤチップを用いた照明装置から放射された光における照度むらを低減させるため、図４に示すように、実装基板２と、該実装基板２の一表面上で離間して実装される複数個のＬＥＤチップ１と、該複数個のＬＥＤチップ１を被覆する被覆部５’と、を有し、該被覆部５’に拡散効果や反射効果のある粉体１１を含有させた照明装置１０’が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

なお、図４に示した照明装置１０’ は、ＬＥＤチップ１が実装された実装基板２の一表面側に、ＬＥＤチップ１からの光を反射させる反射層１２が形成されている。また、この照明装置１０’は、ケース１４の内部に収納された実装基板２の他表面側に、ＬＥＤチップ１への電流の制限に用いられる抵抗１３などが設けられている。図４に示す照明装置１０’は、ＬＥＤチップ１から放射される光が、被覆部５’中の粉体１１で全方向に等方的に放射され、均一な面状の発光を放射することが可能になる、とされている。

特開２０００−１５６５２５号公報

ところで、照明装置では、照明装置から放射する光を調光する調光制御を行う場合がある。このような場合、上述の図４に示す照明装置１０’は、予め設定した定格の光出力では、略均一な面状の光を放射することができると考えられるものの、複数個のＬＥＤチップ１から放射される光を調光させた場合には、様子が異なる。たとえば、図５（ａ）に特許文献１の構成を利用し、照明装置の光出射面側から見た内部構造が、実装基板２上に複数個（ここでは、６個）のＬＥＤチップ１を実装させた照明装置で例示して説明する。この場合、上述の被覆部５’を、複数個のＬＥＤチップ１に被覆させた図５（ｂ）に示す光出射面５ａでは、照明装置を予め設定した定格の光出力とは異なる光出力に調光すると、ＬＥＤチップ１から放射された光が、被覆部５’中の粉体１１によって拡散や反射され、光の拡散時や光の反射時に減衰することにより、ＬＥＤチップ１が配置された位置５ｃと、ＬＥＤチップ１同士の間となる位置５ｃとは、被覆部５’を用いても輝度むらが生じてしまう。

また、図５に例示する照明装置の被覆部５’に、たとえば、ＬＥＤチップ１から放射された青色光の一部を吸収し波長変換して黄色の蛍光を発する蛍光体を均一に含有させた場合、照明装置は、上述の調光時の輝度むらに応じて、被覆部５’におけるＬＥＤチップ１から放射される光の光量が変わる。そのため、光出射面５ａでは、照明装置を予め設定した定格の光出力とは異なる光出力に調光すると、波長変換される光の量が異なり、ＬＥＤチップ１が配置された位置５ｃと比較して、ＬＥＤチップ１同士の間となる位置５ｃでは、より黄色く見える色温度の低い光が放射され、被覆部５’を用いても色むらが生じてしまう。

さらに、別の方法として、照明装置の光出射面側に、光を拡散する拡散板などを設けることで、照明装置の光出射面における色むらや輝度むらの低減させることも考えられるが、特許文献１と同様に、照明装置を予め設定した光出力より、高い、あるいは、低い光出力に調光させた場合、拡散板の光の散乱吸収などによって、複数個のＬＥＤチップの周辺に色むらや輝度むらが生ずることになる。

そのため、より均一な面状の発光が求められている現在においては、上述の照明装置１０’の構成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、照明装置の光出射面から放射される光の輝度むらや色むらが、より少ない照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、実装基板と、該実装基板の一表面上で離間して実装される複数個の発光素子と、該複数個の前記発光素子を覆い、前記発光素子から放射された光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部と、前記発光素子から放射される光を調光制御させる電流制御回路部と、を有する照明装置であって、隣接する前記発光素子同士の間で、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光を、前記発光素子同士の間に対応する前記発光素子の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の前記波長変換部側に反射させる反射面を備え、断面が三角形となるように配置させた三角柱を格子状に組み合わせて構成した反射部材を有しており、該反射部材は、光を散乱させる凹凸形状を表面に備え、前記複数個の前記発光素子の外周を囲むように格子状に形成され、前記複数個の前記発光素子の最外周部分を囲むようには配置されておらず、前記波長変換部は、被覆部を介して、前記複数個の前記発光素子と前記反射部材とを覆っており、前記被覆部は、カップ状に成形された前記波長変換部を接着していることを特徴とする。

この発明によれば、反射部材が、発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光を、前記発光素子同士の間における実装基板の一表面と対向する波長変換部側に反射させるので、前記発光素子側から前記波長変換部側に略均一な光を照射させ、照明装置の光出射面から放射される光の輝度むらや色むらが、より少ない照明装置とすることができる。さらに、照明装置は、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光が、隣接する前記発光素子で吸収されることもなく、光を有効に利用することができ、光取り出し効率を高めることができる。また、この発明によれば、前記反射部材の前記反射面が粗面化されてなるため、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光は、前記反射部材の前記反射面で散乱光として反射され、照明装置から放射させる光の混色性を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記反射部材の前記反射面は、曲面形状に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射部材の前記反射面は、曲面形状に形成されてなることにより、前記一表面上で隣接する前記発光素子同士の間で、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光を、前記波長変換部側に制御性よく配光制御でき、照明装置から放射させる光の輝度むらや色むらをより低減させることができる。

請求項１の発明では、実装基板の一表面上で隣接する発光素子同士の間で、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光を、前記発光素子同士の間に対応する前記発光素子の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部側に反射させる反射面を備えた反射部材を有することにより、照明装置の光出射面から放射される光の輝度むらや色むらが、より少ない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）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。実施形態２の照明装置の概略断面図である。同上の照明装置から放射される光を説明する説明図である。従来の照明装置を示す概略断面図である。参考の照明装置を示し、（ａ）は平面構造説明図、（ｂ）は平面説明図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の照明装置を図１に基づいて説明する。

本実施形態の図１（ａ），（ｂ）に示す照明装置１０は、実装基板２と、該実装基板２の一表面２ａ上で離間して実装される複数個（ここでは、９個）の発光素子たるＬＥＤチップ１と、該複数個のＬＥＤチップ１を被覆する被覆部５を介して複数個のＬＥＤチップ１を覆い、ＬＥＤチップ１から放射された光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部４と、を有する。ここで、照明装置１０は、隣接するＬＥＤチップ１同士の間で、ＬＥＤチップ１から放射された光（図１（ｂ）中の破線の矢印を参照）のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光を、ＬＥＤチップ１同士の間に対応するＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部４側に反射させる反射面６ａを備えた反射部材６を有している。なお、被覆部５は、ＬＥＤチップ１を被覆する第一の被覆部材５ａと、該第一の被覆部材５ａを被覆する第二の被覆部材５ｂとを備えている。

より具体的には、図１（ａ）に示す照明装置１０は、たとえば、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８，８と、該導体パターン８，８の端部に外部電極となるパッド９，９とがそれぞれ形成された実装基板２を用いている。実装基板２の上記一表面２ａに実装されたＬＥＤチップ１は、それぞれ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ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層および前記発光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８上に、それぞれ設けられた複数個のＡｕバンプ３とフリップチップ実装させて給電可能に実装されている。

実装基板２の上記一表面２ａ上にそれぞれ実装された複数個のＬＥＤチップ１は、通電により発光する青色光のピーク波長が、たとえば、４５０ｎｍとなる光をそれぞれ放射する。

実装基板２の上記一表面２ａ上では、隣接するＬＥＤチップ１同士の間で、ＬＥＤチップ１から放射された光のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光を、ＬＥＤチップ１同士の間に対応するＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部４側に反射させる反射面６ａを備えた反射部材６を有している。反射部材６は、表面に金属（たとえば、アルミニウムなど）を蒸着することにより、鏡面処理が施された平面鏡となる反射面６ａを備えた断面が略三角形の形状に形成している。このような反射部材６は、複数個のＬＥＤチップ１同士の間に配置されるため、格子状に一体成形させた樹脂成形品を用いて形成してもよい（図１（ａ）を参照）。

被覆部５は、透光性を有し、ＬＥＤチップ１をそれぞれ被覆する屈折率が約１．５となるフェニル系のシリコーン樹脂により形成させた第一の被覆部材５ａと、該第一の被覆部材５ａよりも屈折率が小さい約１．４１となるジメチル系のシリコーン樹脂により形成させた第二の被覆部材５ｂとを備えている。これにより、ＬＥＤチップ１から放射された光を効率よく、波長変換部４側に透過させることができる。

また、波長変換部４は、被覆部５を覆い、ＬＥＤチップ１から放射された青色光を吸収して黄色の蛍光が発光可能な黄色蛍光体（たとえば、Ｃｅで付活されたＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２など）をバインダーとなるジメチル系のシリコーン樹脂中に均一に分散させ、外形を第二の被覆部材５ｂが内部に収納可能なカップ状に成形して形成している。

本実施形態の照明装置１０は、照明装置１０の光出射面４ａにおいて、ＬＥＤチップ１が配置された位置だけでなく、隣接するＬＥＤチップ１同士の間の位置からも反射部材６の反射面６ａで反射された光が放射され、隣接するＬＥＤチップ１同士の間で照明装置１０の発光強度が弱くなることを抑制することが可能となる。

言い換えれば、照明装置１０における反射部材６の反射面６ａが、ＬＥＤチップ１から放射された光（図１中の破線の矢印参照）のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光をＬＥＤチップ１の光軸（図１では、ＬＥＤチップ１の上面における法線方向）に近づく方向に反射させている。このような、反射部材６の反射面６ａは、照明装置１０の光出射面４ａにおける輝度むらや色むらが少なくなるように適宜の角度に設計すればよい。

以下、本実施形態の照明装置１０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１０に用いられる発光素子は、通電により光を発光可能な半導体素子である。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の範囲内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４を効率よく励起させるために紫外線を用いてもよい。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。このようなＬＥＤチップ１は、大きさが約１ｍｍ角で、厚み約１００μｍで形成することができるが、これらの寸法は、特に限定するものではない。

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に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上の一対の導体パターン８に、たとえば、直径が０．０７ｍｍで高さが０．０５ｍｍのＡｕバンプ３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上に形成された一対の導体パターン８のうちの一方の導体パターン８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８と電気的に接続させればよい。

ＬＥＤチップ１として、特に、インジウムを含有した窒化ガリウム系化合物半導体層からなる発光層を窒化ガリウム、窒化アルミニウムや窒化アルミニウムガリウムなどからなるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造とする場合は、前記発光層と前記クラッド層の材料間の屈折率差から前記発光層の端面から放射される光が多く、本実施形態の照明装置１０の効果に大きく寄与することになる。

なお、本実施形態の図１に示す照明装置１０では、実装基板２の上記一表面２ａに９個のＬＥＤチップ１を実装しているが、ＬＥＤチップ１の数は、これに限定されるものでもなく適宜増減することができる。この場合、各ＬＥＤチップ１は、実装基板２の導体パターン８を利用して、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。また、ＬＥＤチップ１は、同種のものを用いてもよいし、異なる発光波長の光を発光する複数個のＬＥＤチップ１を用いてもよい。

次に、本実施形態の照明装置１０に用いられる実装基板２は、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上の前記一対の導体パターン８（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、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や金属ベース基板を用いた場合は、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照明装置１０の放熱性を高めることができる。

なお、本実施形態の照明装置１０の実装基板２は、矩形平板状に形成しているが、実装基板２の上記一表面２ａの外周部に、ＬＥＤチップ１から前記外周部に放射される光を外部に放射させるために、側壁（図示していない）を別途に設けても良い。前記側壁は、実装基板２の上記一表面２ａから外部に向かって広がるテーパー部を有することで、照明装置１０の外部に光を取り出し易くなり、照明装置１０の光取り出し効率を向上させることができる。また、実装基板２は、前記側壁に、光を反射する反射層を設けてもよい。

さらに、照明装置１０は、実装基板２の上記一表面２ａに、表面反射部（図示していない）を設けても良く、このような表面反射部は、ＬＥＤチップ１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材料などを用いて構成すればよい。なお、前記表面反射部が導電性を有する場合、照明装置１０は、ＬＥＤチップ１のそれぞれの前記アノード電極と前記カソード電極とが短絡しないように、前記表面反射部と前記一対の導体パターン８との間に絶縁層（図示していない）を適宜に形成させればよい。

本実施形態の照明装置１０に用いられる実装基板２の上記一表面２ａでは、導体パターン８の端部に外部電極となるパッド９を形成させているが、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８を延設させて照明装置１０の外部電極として構成してもよい。このような照明装置１０の外部電極は、リフロー工程などによって配線基板（図示していない）と電気的に接続させることもできる。

本実施形態に用いられる波長変換部４は、複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１がそれぞれ放射する光の少なくとも一部を吸収して波長変換し、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４は、たとえば、ＬＥＤチップ１から放射された光の一部を吸収して、より長波長側に主発光波長となる蛍光を放射する蛍光体をシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やガラスなどの透光性材料中に含有して形成すればよい。前記蛍光体を含有する波長変換部４の材料として、好ましくは、被覆部５と同程度以上の大きさの屈折率をもつ透光性材料が挙げられる。

また、波長変換部４の厚みは、それぞれ照明装置１０から放射する光の目標とする色温度、ＬＥＤチップ１から放射される青色光の発光強度や蛍光体の発光効率などによって適宜設定すればよいが、たとえば、前記蛍光体の濃度を５０重量％以下とし、約２００μｍの厚みに形成することもできる。

青色光を発光するＬＥＤチップ１を備え、照明装置１０から白色光を放射させる場合、波長変換部４に含有される蛍光体は、補色となる黄色の蛍光を発する黄色蛍光体だけに限られない。たとえば、波長変換部４に含まれる蛍光体は、照明装置１０から、より演色性の高い白色光を放射させるため、緑色光が発光可能な緑色蛍光体（たとえば、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４など）と、ＬＥＤチップ１からの青色光を吸収して赤色光が発光可能な赤色蛍光体（たとえば、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ_３など）とを用いることもできる。したがって、波長変換部４に用いられる蛍光体としては、Ｅｕで付活されたＢａ_２ＳｉＯ_４やＥｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４などの希土類でドープされた珪酸塩系の蛍光体のほか、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などの希土類でドープされたアルミネート系の蛍光体、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などの希土類でドープされた窒化物系の蛍光体を適宜に採用すればよい。

本実施形態に用いられる被覆部５は、可視域において透光性の高い透光性材料を好適に用いることができる。このような被覆部５の具体的な材料としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やガラスなどが挙げられ、たとえば、屈折率が約１．２から約１．５となる透光性の耐熱樹脂であるシリコーン樹脂で好適に構成することができる。

本実施形態の被覆部５では、発光素子たるＬＥＤチップ１をそれぞれ被覆する第一の被覆部材５ａと、該第一の被覆部材５ａを被覆し該第一の被覆部材５ａよりも屈折率の小さい第二の被覆部材５ｂとを備えて形成させている。

なお、第二の被覆部材５ｂの材料としては、第一の被覆部材５ａよりも屈折率が同じか低い透光性の材料を用いることができ、たとえば、屈折率が１．５程度となるフェニル系のシリコーン樹脂、屈折率が１．４１のジメチル系のシリコーン樹脂や屈折率が１．４１より大きい樹脂、ガラスなどを適宜に用いることができる。また、シリコーン樹脂は、屈折率が約１．２から約１．５とすることができ、エポキシ樹脂は、たとえば、屈折率が１．５５から１．６１とすることができる。

ここで、第一の被覆部材５ａは、実装基板２の上記一表面２ａに実装されたＬＥＤチップ１および反射部材６を、外部から保護するために好適に設けられている。また、本実施形態の第二の被覆部材５ｂは、カップ状に成形させた波長変換部４と、第一の被覆部材５ａとを接着させるために設けられている。したがって、波長変換部４が複数個のＬＥＤチップ１を覆って固定できれば、被覆部５となる第一の被覆部材５ａおよび第二の被覆部材５ｂは、それぞれ必ずしも設ける必要もなく、被覆部５を設ける代わりに空気層としてもよい。

本実施形態の照明装置１０の反射部材６は、実装基板２の上記一表面２ａの隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光を、ＬＥＤチップ１同士の間に対応するＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部４側に反射可能な反射面を備えたものである。このような反射部材６は、実装基板２と別途に形成させて、固着させてもよいし、実装基板２の成形時に同時に形成させることもできる。また、反射部材６は、必ずしも実装基板２の一表面２ａに設けられる必要もなく、波長変換部４側から突出させた反射部材６で形成させてもよい。

反射部材６は、たとえば、シリコーン樹脂の成形により形成させ、表面にアルミニウムなどの金属を蒸着することにより、鏡面処理が施された反射面６ａを備えたものでもよいし、金属（たとえば、アルミニウム）自体を加工して形成させたものでもよい。反射部材６は、複数個のＬＥＤチップ１の外周を囲むように形成させた格子状に形成させてもよいし、ＬＥＤチップ１の配置や間隔によっては、複数個のＬＥＤチップ１を挟んだライン状に形成させることも可能である。

また、反射部材６の形状は、隣接するＬＥＤチップ１から放射される光の角度で適宜設定すればよく、平滑な平面を備えた平面鏡だけでなく、滑らかな曲面形状や波長変換部４側に光を反射させる傾斜角を持った階段形状に形成させてもよい。

さらに、反射部材６の反射面６ａは、光を散乱させることができるように表面が凹凸形状を備えた粗面化していてもよい。反射面６ａの凹凸形状は、ＬＥＤチップ１から放射された光のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光を、ＬＥＤチップ１同士の間に対応するＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部４側の特定の場所に反射させることを抑制し、より光拡散性の優れた反射面６ａを備えた反射部材６とすることができる。

また、照明装置１０の反射部材６の反射面６ａは、個々のＬＥＤチップ１に対してそれぞれ同一の形状で形成させてもよいし、それぞれ異なる形状で形成させても良い。すなわち、複数個のＬＥＤチップ１が密集する場合では、ＬＥＤチップ１からの光を反射する光を抑制するように、ＬＥＤチップ１から放射された光のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光に対する、反射面６ａの角度を設定すればよい。同様に、照明装置１０のＬＥＤチップ１は、実装基板２上に必ずしも等間隔で配置させる必要もなく、ＬＥＤチップ１の光出力や反射部材６の形状などによって適宜の距離で配置させることができる。

なお、本実施形態の照明装置１０は、たとえば、ＬＥＤチップ１に流がれる電流量を制御したり、ＬＥＤチップ１のパルス点灯時におけるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御したりする電流制御回路部（図示していない）を備え、調光設定部（図示していない）の操作によって設定された光出力に対応する調光信号に基づいて、前記電流制御回路部を制御することで放射される光の光量を調光制御させることもできる。

次に、本実施形態の図１に示す照明装置１０の製造工程について説明する。

まず、複数個のＬＥＤチップ１を必要な光束や放熱等を考慮して、実装基板２の上記一表面２ａに、上記一表面２ａに形成された導体パターン８と、Ａｕバンプ３を用いてフリップチップ実装する。次に、表面に金属が蒸着された反射面６ａを備え、断面が三角形となるように配置させた三角柱を格子状に組み合わせて構成した反射部材６を、接着剤により、複数個のＬＥＤチップを囲むように実装基板２の一表面２ａ上に接着固定させている。

また、照明装置１０の第一の被覆部材５ａの材料となるシリコーン樹脂を、ＬＥＤチップ１および反射部材６を被覆するように塗布する。シリコーン樹脂を真空乾燥炉にて加熱硬化させることにより、第一の被覆部材５ａを形成させる。

また、別途に金型で、青色光を吸収して黄色の蛍光を放射可能な黄色蛍光体をシリコーン樹脂中に含有させたカップ状の波長変換部４を成形させる。続いて、カップ状の波長変換部４の内底面に第二の被覆部材５ｂの材料となるシリコーン樹脂を充填させる。

照明装置１０は、第一の被覆部材５ａ上に、第二の被覆部材５ｂの材料となるシリコーン樹脂が充填されたカップ状の波長変換部４を被せた後、乾燥炉にて加熱硬化させることで封止して形成させることができる。

ここで、反射部材６の反射面６ａの形状は、反射部材６の形成時における金型形状などにより、比較的簡単に変更することができる。また、波長変換部４は、予め形成させ被覆部５により接着させるだけでなく、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法を利用して、被覆部５上に蛍光体を含有する透光性材料を塗布させて形成させることもできる。

このように形成された本実施形態の照明装置１０は、光出射面４ａを見ても、照明装置１０から放射される光量が、ＬＥＤチップ１が配置された位置と、ＬＥＤチップ１同士の間となる位置とで、光出力差が小さくなり、輝度むらや色むらを低減させることができる。その結果、照明装置１０は、波長変換部４の光出射面側に、配光制御用のレンズや反射鏡を配置した場合においても、照明装置１０から放射される光の被照射面の照度むらや色むらなどを低減することができる。また、本実施形態の照明装置１０は、色むらなどを低減させるために、拡散材や反射材の粉体を混合しなくてもよい。そのため、図４に示した従来の照明装置１０’のように、拡散効果や反射効果のある粉体１１などにより、光の拡散性を高めた上述の照明装置１０’と比較して、拡散効果や反射効果のある粉体１１の光の吸収などによる光取り出し効率の低下を抑制でき、拡散性などを向上させることができる。なお、本実施形態の照明装置１０は、仮に、拡散効果や反射効果のある粉体１１を被覆部５に混合させても、上述の照明装置１０’と比較して、より少ない使用量で輝度むらや色むらを低減させることもできる。

（実施形態２）
本実施形態は、図１で示した実施形態１において、反射面６ａが平面鏡となる平面形状に形成させた反射部材６を用いる代わりに、図２および図３に示すように、反射面６ａが曲面形状に形成されてなる反射部材６を用いる点が異なる。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。

以下、本実施形態の照明装置１０を図２に示す概略断面図で説明する。

本実施形態の図２に示す照明装置１０は、実装基板２と、該実装基板２の一表面２ａ上で離間して実装される複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１と、該複数個のＬＥＤチップ１を被覆する被覆部５を介して複数個のＬＥＤチップ１を覆い、ＬＥＤチップ１から放射された光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部４と、を有する。ここで、実装基板２は、一表面２ａ上で隣接するＬＥＤチップ１同士の間で、ＬＥＤチップ１から放射された光（図２中の破線の矢印を参照）のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光を、ＬＥＤチップ１同士の間に対応するＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の波長変換部４側に反射させる曲面形状とした反射面６ａを備えた反射部材６を有している。なお、被覆部５は、ＬＥＤチップ１をそれぞれ被覆し、光拡散材（図示していない）が含有された第一の被覆部材５ａと、該第一の被覆部材５ａを被覆する第二の被覆部材５ｂとを備えている。

ここで、照明装置１０における反射部材６の反射面６ａの形状は、ＬＥＤチップ１が有する配光によって適宜設計された曲面形状であって、放物面や楕円面などを利用することで形成することができる。

本実施形態の照明装置１０における反射部材６の反射面６ａの曲面形状は、たとえば、図３に示すＬＥＤチップ１の波長変換部４と対向する面側の端部となるＬＥＤチップ１の側面上の任意の点を焦点Ｆ（計算上の点光源）とし、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向をｙ軸方向、前記ｙ軸方向と直交するｘ軸方向、ＬＥＤチップ１が実装される実装基板２の一表面２ａから計算上の点光源となるＬＥＤチップ１の上記焦点Ｆまでのｙ軸方向の高さを距離ｆとするとき、下記式１によって表せる放物面鏡の形状に設計することができる。

焦点Ｆから発せられた光は、反射部材６の放物面鏡となる反射面６ａで反射され、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光出射方向と平行なｙ軸方向に放射することが可能となる。

これによって、ＬＥＤチップ１で発光した光のうち、ＬＥＤチップ１の側面から放射された光を、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光放射方向（光軸）に進んだ光と同様の略平行方向に反射させて、光の制御性を高めることができ、照明装置１０の輝度むらや色むらを、より低減させることができる。なお、計算上の点光源とする上記焦点Ｆの位置は、ＬＥＤチップ１を構成する材料、ＬＥＤチップ１の構造や形状などによって、種々異なるが、いずれにしても、ＬＥＤチップ１の端部から放出される光の光出力が最も高くなる点に設定することが好ましい。このような上記焦点Ｆは、複数個設定し、複数個の上記焦点Ｆを基準とした複数個の連続的な放物面で形成させることもできる。

本実施形態の照明装置１０を形成させるためには、実装基板２の一表面２ａ上に複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１と、それぞれのＬＥＤチップ１との間に反射部材６を実装した後、光拡散材を混練したシリコーン樹脂からなる第一の被覆部材５ａによりＬＥＤチップ１および反射部材６の封止を行う。次に、第一の被覆部材５ａ上に第二の被覆部材５ｂを介して、別途に形成させたカップ状の波長変換部４を覆うことで接着固定して形成することができる。

なお、光拡散材は、ＬＥＤチップ１から放射される光を拡散させるために用いられるものであって、被覆部５となる第一の被覆部材５ａや第二の被覆部材５ｂのほか、波長変換部４中に含有させることもできる。光拡散材の材料としては、たとえば、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の粒子などが挙げられ、平均粒径もたとえば、数μｍから数十μｍなど適宜に選択すればよい。

１ＬＥＤチップ（発光素子）
２実装基板
２ａ一表面
４波長変換部
６反射部材
６ａ反射面
１０照明装置

Claims

実装基板と、該実装基板の一表面上で離間して実装される複数個の発光素子と、該複数個の前記発光素子を覆い、前記発光素子から放射された光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部と、前記発光素子から放射される光を調光制御させる電流制御回路部と、を有する照明装置であって、隣接する前記発光素子同士の間で、前記発光素子から放射された光のうち、隣接する前記発光素子側に向かう光を、前記発光素子同士の間に対応する前記発光素子の厚み方向に沿った光放射方向と平行な方向の前記波長変換部側に反射させる反射面を備え、断面が三角形となるように配置させた三角柱を格子状に組み合わせて構成した反射部材を有しており、該反射部材は、光を散乱させる凹凸形状を表面に備え、前記複数個の前記発光素子の外周を囲むように格子状に形成され、前記複数個の前記発光素子の最外周部分を囲むようには配置されておらず、
前記波長変換部は、被覆部を介して、前記複数個の前記発光素子と前記反射部材とを覆っており、
前記被覆部は、カップ状に成形された前記波長変換部を接着していることを特徴とする照明装置。
前記反射部材の前記反射面は、曲面形状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。