JP5838309B2 - 発光装置、照明用光源、および照明装置 - Google Patents

発光装置、照明用光源、および照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体発光素子等の発光素子を備える発光装置および照明用光源に関する。
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率および長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプの研究開発が進められている。
ＬＥＤランプとしては、電球形蛍光灯および白熱電球に代替する電球形のＬＥＤランプ（電球形ＬＥＤランプ）、あるいは、直管形蛍光灯に代替する直管形のＬＥＤランプ（直管形ＬＥＤランプ）等がある。例えば、特許文献１には、従来の電球形ＬＥＤランプが開示されている。また、特許文献２には、従来の直管形ＬＥＤランプが開示されている。
ＬＥＤランプでは、光源として、基板上に複数のＬＥＤが実装されてなるＬＥＤモジュール（発光装置）が用いられる。
特開２００６−３１３７１７号公報 特開２００９−０４３４４７号公報
近年、発光特性や外観を白熱電球に模した構成の電球形ＬＥＤランプが検討されている。例えば、白熱電球に用いられるグローブ（ガラスバルブ）を用いて、当該グローブ内の中心位置にＬＥＤモジュールを中空状態で保持する構成の電球形ＬＥＤランプが提案されている。
より具体的には、グローブの開口からグローブの中心に向かって延設された支柱（ステム）を用いて、この支柱の頂部にＬＥＤモジュールを固定する。ＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板の表面に複数列で実装された複数のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを列毎に一括封止する封止部材とを備えている。なお、封止部材としては、例えば蛍光体含有樹脂が用いられる。
このような構造のＬＥＤモジュールにおいて、例えば各ＬＥＤチップからの青色光は、封止部材の蛍光体によって波長変換がなされ、その結果、封止部材からは白色光が発せられる。
このとき、基板が透明でない場合であっても、各ＬＥＤチップからの青色光の一部が基板を透過し基板の裏面から外方に放出される場合がある。この場合、ＬＥＤモジュールからの発光における色ムラが観察される。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、発光素子からの光を波長変換して外部に放出する構成を有し、かつ、色ムラの発生を抑制できる発光装置および照明用光源を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光装置は、透光性を有する基体と、前記基体の主面に配置された発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材であって、前記発光素子が発する光の波長を変換する第一波長変換材を含む封止部材と、前記基体の前記主面とは反対側の面である裏面の、前記封止部材に対向する位置に設けられた波長変換部であって、前記発光素子から発せられ前記基体を透過した光の波長を変換する第二波長変換材を含む波長変換部とを備え、前記波長変換部の、前記基体の厚み方向と直交する幅方向の長さは、前記封止部材の前記幅方向の長さよりも長く、厚みは、前記封止部材の厚みに比べ薄く、かつ、前記基体とは反対側の面が平面状に形成されている。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記波長変換部の前記基体の厚み方向と直交する平面における大きさは、前記基体を前記主面の方向から透視した場合において、前記封止部材を含む大きさであるとしてもよい。
また、前記波長変換部の前記厚み方向と直交する平面における大きさは、前記基体を前記主面の方向から透視した場合において、前記封止部材よりも大きくてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記基体の前記主面には、前記発光素子を含む複数の発光素子が少なくとも１つの列をなして配置されており、前記封止部材は、前記複数の発光素子の配列に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられており、前記波長変換部は、前記封止部材の配置に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記基体は、前記封止部材の少なくとも一部を収容する空間を形成する収容部を有し、前記主面である前記収容部の底面に、前記発光素子が配置されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記封止部材の前記幅方向の長さをｄ１とし、前記波長変換部の前記幅方向の長さをｄ２とした場合、ｄ２は、ｄ１の１．５倍以上であって、かつ、ｄ１の４倍以下であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記封止部材は、前記第一波長変換材を含む波長変換材含有樹脂で形成されており、前記波長変換部は、前記第二波長変換材を含むガラス焼結体で形成されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源は、上記いずれかの態様の発光装置と、透光性のグローブと、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支柱とを備え、前記発光装置は、前記グローブ内に配置されるように前記支柱に固定されている。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記照明用光源を備える。
本発明によれば、発光素子からの光を波長変換して外部に放出する構成を有し、かつ、色ムラの発生を抑制できる発光装置および照明用光源を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る電球形ランプの正面図である。 図２は、実施の形態に係る電球形ランプの分解斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電球形ランプの断面図である。 図４は、実施の形態に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。 図５は、実施の形態の変形例１に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。 図６は、実施の形態の変形例２に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。 図７は、実施の形態の変形例３に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。 図８は、実施の形態の変形例４に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。 図９は、実施の形態に係る照明装置の概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
［電球形ランプの全体構成］
まず、本発明の実施の形態に係る電球形ランプ１の全体構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態に係る電球形ランプ１の正面図である。図２は、実施の形態に係る電球形ランプ１の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る電球形ランプ１の断面図である。
なお、図１において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ１のランプ軸Ｊ（中心軸）を示している。ランプ軸Ｊとは、電球形ランプ１を照明装置（不図示）のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金３０の回転軸と一致している。
電球形ランプ１は、照明用光源の一例であり、電球形蛍光灯または白熱電球の代替品となる電球形ＬＥＤランプである。
また、図３において、点灯回路８０については断面図ではなく正面図である。
電球形ランプ１は、透光性のグローブ１０と、光源であるＬＥＤモジュール２０と、ランプ外部から電力を受ける口金３０と、支柱４０と、支持板５０と、樹脂ケース６０と、リード線７０と、点灯回路８０とを備える。
電球形ランプ１では、グローブ１０と樹脂ケース６０と口金３０とによって外囲器が構成されている。
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ１の各構成要素について説明する。
［グローブ］
グローブ１０は、ＬＥＤモジュール２０を収納するとともに、ＬＥＤモジュール２０からの光をランプ外部に透過させる透光性カバーである。グローブ１０の内面に入射したＬＥＤモジュール２０の光は、グローブ１０を透過してグローブ１０の外部へと取り出される。
本実施の形態におけるグローブ１０は、ＬＥＤモジュール２０からの光に対して透明な材料から構成されている。このようなグローブ１０としては、例えば、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ（クリアバルブ）が採用される。
この場合、グローブ１０内に収納されたＬＥＤモジュール２０は、グローブ１０の外側から視認することができる。
なお、グローブ１０は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ１０に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカまたは炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ１０の内面または外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成してもよい。また、グローブ１０の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）等の合成樹脂等による樹脂材を用いてもよい。
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュール２０は、発光素子の一例であるＬＥＤ（ＬＥＤチップ）２２を有し、リード線７０を介してＬＥＤ２２に電力が供給されることにより発光する発光モジュール（発光装置）である。
ＬＥＤモジュール２０は、支柱４０によってグローブ１０内で保持されている。
ＬＥＤモジュール２０は、グローブ１０によって形成される球形状の中心位置（例えば、グローブ１０の内径が大きい径大部分の内部）に配置されることが好ましい。
このように、グローブ１０の中心位置にＬＥＤモジュール２０が配置されることにより、電球形ランプ１の配光特性は、従来のフィラメントコイルを用いた一般的な白熱電球と近似した配光特性となる。
また、本実施の形態のＬＥＤモジュール２０は、透光性を有する基体２１と、基体２１の主面に配置されたＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２を封止する封止部材２３と、基体２１の主面とは反対側の面である裏面に配置された波長変換部２４を備える。
基体２１は、例えば厚さ１ｍｍ程度の基板である。本実施の形態では、光の反射率が７０％以上の白色アルミナ基板が基体２１として採用される。
なお、ＬＥＤモジュール２０が備える基体２１の素材はアルミナに限定されない。例えば、窒化アルミニウムからなる透光性セラミックス基板、透明なガラス基板、水晶からなる基板、サファイア基板、または樹脂製の基板などが基体２１として採用され得る。
また、リジッド基板ではなく、フレキシブル基板、またはリジッドフレキシブル基板を基体２１として採用することもできる。
また、基体２１の主面には、複数のＬＥＤ２２が少なくとも１つの列をなして配置されており、封止部材２３は、複数のＬＥＤ２２の配列に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられている。また、波長変換部２４は、封止部材２３の配置に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられている。
本実施の形態では、図１および図２に示すように、基体２１の主面に複数のＬＥＤ２２が２列に並べられており、これに対応して、主面側に２列の封止部材２３が設けられ、裏面側に２列の波長変換部２４が設けられている。
つまり、本実施の形態では、基体２１の裏面の、主面上の２列の封止部材２３に対向する位置のそれぞれに、波長変換部２４が備えられている。
なお、封止部材２３および波長変換部２４の列数は２に限定されない。例えば、１または３以上の列に並べられたＬＥＤ２２に対応して、１列または３列以上の封止部材２３および波長変換部２４が基体２１に配置されてもよい。
また、封止部材２３には、ＬＥＤ２２が発する光の波長を変換する第一波長変換材が含まれており、波長変換部２４には、ＬＥＤ２２から発せられ基体２１を透過した光の波長を変換する第二波長変換材が含まれている。
本実施の形態のＬＥＤモジュール２０は、それぞれが波長変換材を含む封止部材２３および波長変換部２４によって、ＬＥＤモジュール２０からの発光における色ムラの発生を抑制している。
ＬＥＤモジュール２０の構成の詳細については、図４を用いて後述する。
［口金］
口金３０は、ＬＥＤモジュール２０のＬＥＤを発光させるための電力を電球形ランプ１の外部から受ける受電部である。口金３０は、二接点によって交流電力を受電し、口金３０で受電した電力はリード線を介して点灯回路８０の電力入力部に入力される。
例えば、口金３０には商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から交流電力が供給される。具体的には、口金３０は、照明器具（照明装置）のソケットに取り付けられてソケットから交流電力を受ける。これにより、電球形ランプ１（ＬＥＤモジュール２０）が点灯する。
口金３０の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み型のエジソンタイプ（Ｅ型）の口金を用いている。また、口金３０に採用されるＥ型の口金としては、例えば、Ｅ２６形、Ｅ１７形、またはＥ１６形等がある。
［支柱］
支柱４０は、グローブ１０の開口部１１の近傍からグローブ１０の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステム（金属支柱）である。支柱４０は、グローブ１０内でＬＥＤモジュール２０を支持する支持部材として機能する。支柱４０の一端はＬＥＤモジュール２０に接続され、他端は支持板５０に接続されている。
支柱４０は、ＬＥＤモジュール２０で発生する熱を口金３０側に放熱させるための放熱部材としても機能する。従って、支柱４０を熱伝導率の高い金属材料、例えば熱伝導率が約２３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］のアルミニウム（Ａｌ）を主成分として構成することで、支柱４０による放熱効率を高めることができる。
その結果、温度上昇によるＬＥＤ２２の発光効率および寿命の低下を抑制することができる。
支柱４０の金属材料としては、アルミニウム合金の他に、銅（Ｃｕ）または鉄（Ｆｅ）等が採用されてもよい。また、支柱４０の素材として金属ではなく樹脂が採用されてもよい。
例えば、支柱４０の素材として、アクリル等の透明性の高い樹脂を採用した場合、ＬＥＤモジュール２０から発せられた光を、支柱４０を透過させてグローブ１０の外方に放出させることも可能である。
また、支柱４０として、樹脂等からなる支柱の表面に金属膜を形成したものが採用されてもよい。
支柱４０は、主軸部４１と、固定部４２とを例えば一体に備えている。主軸部４１は、断面積が一定の円柱部材である。
固定部４２は、ＬＥＤモジュール２０が固定される端面を有し、この端面がＬＥＤモジュール２０の基体２１の裏面と当接する。固定部４２は、さらに、端面から突出する突起部を有し、この突起部はＬＥＤモジュール２０の基体２１に設けられた貫通孔と嵌合する。
さらに、ＬＥＤモジュール２０と固定部４２の端面とは、例えばシリコーン樹脂等の樹脂の接着剤により接着される。
このように、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール２０は、基体２１の裏面が支柱４０の端面と当接した状態で支柱４０に支持されている。これにより、ＬＥＤモジュール２０の放熱効率が高められ、その結果、温度上昇によるＬＥＤ２２の発光効率の低下および寿命の低下を抑制することができる。
［支持板］
支持板５０は、支柱４０を支持する部材であり、樹脂ケース６０に固定されている。支持板５０は、グローブ１０の開口部１１の開口端に接続されてグローブ１０の開口部１１を塞ぐように配置されている。
具体的には、支持板５０は、周縁に段差部を有する円盤状部材であり、その段差部にはグローブ１０の開口部１１の開口端が当接されている。そして、この段差部において、支持板５０と樹脂ケース６０とグローブ１０の開口部１１の開口端とは、接着剤によって固着されている。
支持板５０は、支柱４０と同様に、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料により構成されることで、支持板５０による支柱４０を熱伝導したＬＥＤモジュール２０の熱の放熱効率が高められる。その結果、温度上昇によるＬＥＤの発光効率の低下および寿命の低下をさらに抑制することができる。なお、支持板５０と支柱４０とは同一の金型により一体的に成形されていてもよい。
［樹脂ケース］
樹脂ケース６０は、支柱４０と口金３０とを絶縁すると共に点灯回路８０を収納するための絶縁ケース（回路ホルダ）である。樹脂ケース６０は、大径円筒状の第１ケース部６１と、小径円筒状の第２ケース部６２とから構成されている。樹脂ケース６０は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によって成形されている。
第１ケース部６１の外表面は外気に露出しているので、樹脂ケース６０に伝導した熱は、主に第１ケース部６１から放熱される。第２ケース部６２は、外周面が口金３０の内周面と接触するように構成されており、第２ケース部６２の外周面には口金３０と螺合するための螺合部が形成されている。
［リード線］
２本のリード線７０は、ＬＥＤモジュール２０を点灯させるための電力を点灯回路８０からＬＥＤモジュール２０に供給するためのリード線対である。リード線７０として、例えば銅線等の針金状の金属電線が絶縁性樹脂で被覆された電線が採用される。
各リード線７０は、グローブ１０内に配置され、一端がＬＥＤモジュール２０の外部端子と電気的に接続され、他端が点灯回路８０の電力出力部と電気的に接続されている。言い換えると、当該他端は口金３０と電気的に接続されている。
［点灯回路］
点灯回路８０は、ＬＥＤモジュール２０のＬＥＤを点灯させるための駆動回路（回路ユニット）であり、樹脂ケース６０によって覆われている。点灯回路８０は、口金３０から給電された交流電力を直流電力に変換し、２本のリード線７０を介して変換後の直流電力をＬＥＤモジュール２０のＬＥＤに供給する。
点灯回路８０は、例えば、回路基板と、回路基板に実装された複数の回路素子（電子部品）とによって構成される。回路基板は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板に実装された複数の回路素子同士を電気的に接続する。本実施の形態において、回路基板は、複数の回路素子が配置された主面がランプ軸Ｊと直交する姿勢で配置されている。
また、複数の回路素子は、例えば、各種コンデンサ、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル（チョークトランス）、ノイズフィルタ、ダイオード、または集積回路素子などで構成される。
なお、電球形ランプ１は、必ずしも点灯回路８０を備える必要はない。例えば、照明器具または電池等から電球形ランプ１に直接直流電力が供給される場合には、電球形ランプ１は、点灯回路８０を備えなくてもよい。また、点灯回路８０は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路および昇圧回路等を適宜選択し組み合わせることで構成することができる。
［ＬＥＤモジュールの構成の詳細］
次に、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０の特徴的な構成について、図４を用いて説明する。
図４は、実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０の構成を示す図である。
なお、図４の（ａ）は、ＬＥＤモジュール２０の側面図（ＬＥＤモジュール２０を、ＬＥＤ２２の並び方向（Ｘ軸方向）から見た図）であり、図４の（ｂ）は、ＬＥＤモジュール２０の上面図（ＬＥＤモジュール２０を、主面側（Ｚ軸方向正の側）から見た図）である。
なお、本実施の形態では、上述のように、基体２１には、２列に配置されたＬＥＤ２２に対応して、２列の封止部材２３と２列の波長変換部２４とが設けられている。しかし、ＬＥＤモジュール２０の特徴を明確に説明するために、図４に示すように、１列分のＬＥＤ２２、封止部材２３および波長変換部２４に着目してＬＥＤモジュール２０の特徴を説明する。
ＬＥＤモジュール２０において、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２は、図示しない配線で例えば直列に接続されており、その両端に設けられた電極を介して通電することで発光する。
また、これらＬＥＤ２２のそれぞれは、単色の可視光を発するベアチップであり、透光性のダイアタッチ剤（ダイボンド剤）によって基体２１の主面にダイボンディングされている。つまり、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造である。
各ＬＥＤ２２としては、例えば青色光を発光する青色ＬＥＤチップが採用される。青色ＬＥＤチップとしては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子が用いられる。
封止部材２３は、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２を一括封止するとともに、ＬＥＤ２２が発する光の波長を変換する第一波長変換材を有する。
本実施の形態において、封止部材２３は、所定の樹脂の中に、第一波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂によって形成されている。
なお、所定の樹脂としては、例えばシリコーン樹脂等の透光性材料が採用される。また、所定の蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子が採用される。
この黄色蛍光体粒子は、ＬＥＤ２２からの青色光によって励起されると黄色光を放出する。その結果、当該黄色光とＬＥＤ２２からの青色光とによって得られる白色光が放出される。
ここで、基体２１として、上述のように、光の反射率が７０％以上の白色アルミナ基板が基体２１として採用された場合、基体２１は透明ではないが、透光性を有しており、かつ、厚みも１ｍｍ程度である。
そのため、主面に配置されたＬＥＤ２２からの青色光が基体２１を透過して裏面から放出される。具体的には、ＬＥＤ２２から基体２１に向かう光、および、封止部材２３内において拡散または反射した光が基体２１内に進入する。
また、基体２１内に進入した光は、例えば基体２１を構成するアルミナ多結晶体の結晶粒界で散乱されて、基体２１の裏面から外部に放出される。その結果、基体２１の裏面に何ら対策を施さないと仮定した場合、基体２１の裏面から漏れる青色光が、封止部材２３を介して放出される白色光に混じることで、外観上、ＬＥＤモジュール２０からの発光における色ムラが観察される。
しかしながら、本実施の形態のＬＥＤモジュール２０では、基体２１の裏面に波長変換部２４が配置されている。
また、本実施の形態における波長変換部２４は、第二波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された焼結体によって形成されている。
具体的には、本実施の形態では、波長変換部２４は、例えば、低融点ガラスまたはゾルゲルガラス等の無機材料からなる焼結用結合材に、ＹＡＧ系の黄色蛍光体粒子が含有された蛍光体ガラス焼結体によって形成されている。
このような構成の波長変換部２４は、例えば、第二波長変換材、焼結用結合材、および溶剤等を混錬することによって得られるペーストを、基体２１の裏面に印刷または塗布した後に焼結することによって形成される。
波長変換部２４が基体２１の裏面に配置されていることで、基体２１の内部を経由して基体２１の裏面に到達した青色光は、第二波長変換材として黄色蛍光体粒子を含む波長変換部２４によって白色光に変換される。その結果、ＬＥＤモジュール２０からの発光における色ムラの発生が抑制される。
なお、例えば図４の（ａ）では、波長変換部２４の厚みは一定であるように図示されている。しかしながら、蛍光体ガラス焼結体である波長変換部２４の厚みは、外側に向かって走査していたったときに、ある点を境に０になるわけではなく、徐々に薄くなる部分が存在する。
また、波長変換部２４の周縁部分を透過する弱い青色光には、少量の蛍光体で対応することで、波長変換部２４による色ムラの抑制効果が向上されている。
また、波長変換部２４の表面は微細な凹凸が形成されており、平面度は１μｍ以上である。波長変換部２４の表面にこのような凹凸があることで、基体２１の裏面に到達し、波長変換部２４を透過する光を四方八方に分散させることが可能となり、これにより、色ムラの抑制効果が向上されている。
なお、封止部材２３と波長変換部２４とが同一の材料で形成されていてもよい。つまり、波長変換部２４が蛍光体含有樹脂で形成されていてもよい。この場合、封止部材２３と波長変換部２４とで、例えば、含有する蛍光体または樹脂の種類または濃度が同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、波長変換部２４を形成する材料に含まれる蛍光体粒子の濃度を調節すること、または、波長変換部２４高さ等を調節することなどによって、波長変換部２４から放出される光の色を調整することができる。
例えば生産コストの抑制等の観点から、封止部材２３および波長変換部２４の素材として同一の蛍光体含有樹脂を用いる場合、波長変換部２４の高さを調節することで、波長変換部２４を介して放出される光の色を調節することができる。つまり、波長変換部２４の高さを調節することで、基体２１の裏面側から放出される光の色を、基体２１の主面側から放出される光の色により近づけることが可能である。
また、封止部材２３の素材の一部として、上記のシリコーン樹脂等の透光性材料ではなく、フッ素系樹脂等の有機材を用いてもよく、低融点ガラスまたはゾルゲルガラス等の無機材等を用いてもよい。また、封止部材２３および波長変換部２４に、シリカ粒子等の光拡散材が分散されていてもよい。
さらに、本実施の形態における波長変換部２４の、基体２１の厚み方向と直交する幅方向の長さは、封止部材２３の幅方向の長さよりも長い。
例えば、図４の（ａ）に示すように、封止部材２３の幅方向の長さをｄ１とし、波長変換部２４の幅方向の長さをｄ２とした場合、ｄ１＜ｄ２である。
なお、この場合、幅方向は、基体２１の厚み方向（Ｚ軸方向）と直交する方向であって、かつ、ＬＥＤ２２の並び方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）と規定される。
このように、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２が、封止部材２３の幅方向の長さｄ１より長いことで、上述のように基体２１内で拡散する青色光が、そのまま基体２１の裏面から漏れ出すことが抑制される。
また、本実施の形態では、波長変換部２４の長手方向（ＬＥＤ２２の並び方向と同じくＸ軸方向）の幅は、封止部材２３の長手方向（Ｘ軸方向）の幅よりも長い。
より詳細には、本実施の形態では、図４の（ｂ）に示すように、波長変換部２４の基体２１の厚み方向と直交する平面（ＸＹ平面）における大きさは、基体２１を主面の方向から透視した場合において、封止部材２３を含む大きさである。
つまり、基体２１の裏面において、封止部材２３の下方に相当する領域を覆うように、波長変換部２４が設けられている。そのため、基体２１の裏面からの青色光の漏れ出しがより確実に抑制される。
なお、本実施の形態では、図４の（ｂ）に示すように、波長変換部２４のＸＹ平面における２次元形状は角が丸められたオーバル形状である。この場合、例えば、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２のうちの両端のＬＥＤ２２のそれぞれから、波長変換部２４の両端の曲線部分までの距離のばらつきが低減される。これにより、例えば、これら曲線部分を介して外方に放出される光における色ムラまたは輝度ムラが抑制される。
また、波長変換部２４のＸＹ平面における２次元形状はオーバル形状以外であってもよく、例えば長方形であってもよい。
ここで、基体２１の裏面からの青色光の漏れ出しに対する抑制効果をより向上させるために、例えば基体２１の裏面の全面（支柱４０と接続される領域を除く）を覆うように、波長変換部２４を配置することも考えられる。
しかし、この場合、封止部材２３の下方から離れた位置では、外観上、黄色蛍光体粒子から放出される黄色光が支配的となり、その結果、ＬＥＤモジュール２０において、この黄色光による色ムラが発生する可能性がある。
そのため、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２は、基体２１の裏面の幅方向の長さ以下であって、かつ、所定の範囲内であることが望ましい。
具体的には、本願発明者らは、鋭意検討の結果、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２が、封止部材２３の幅方向の長さｄ１の１．５倍以上であり、かつ、４倍以下であることが、色ムラ発生の抑制の観点から望ましいことを見出した。
例えば、基体２１が厚さ１ｍｍの白色アルミナ基板であり、封止部材２３が、シリコーン樹脂にＹＡＧ系の黄色蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂により形成されており、波長変換部２４が、上記の蛍光体ガラス焼結体で形成されている場合、各構成要素の寸法は以下のように例示される。
封止部材２３の幅方向の長さｄ１は、１．７ｍｍであり、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２は４．０ｍｍである。また、封止部材２３の高さは０．５ｍｍであり、波長変換部２４の高さは、０．０２ｍｍである。
なお、このＬＥＤモジュール２０においてＬＥＤ２２の横幅（Ｙ軸方向）は約０．４〜１．０ｍｍ、縦幅（Ｘ軸方向）は約０．５〜１．０ｍｍ、高さ（Ｚ軸方向）は約０．１〜０．５ｍｍである。
以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、透光性を有する基体２１と、基体２１の主面に配置されたＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２を封止する封止部材２３と、基体２１の裏面の、封止部材２３に対向する位置に設けられた波長変換部２４とを備える。
封止部材２３は、ＬＥＤ２２が発する光の波長を変換する第一波長変換材を含み、波長変換部２４は、ＬＥＤ２２から発せられ基体２１を透過した光の波長を変換する第二波長変換材を含む。
また、波長変換部２４の、基体２１の厚み方向と直交する幅方向の長さは、封止部材２３の幅方向の長さよりも長い。
ＬＥＤモジュール２０は、上記構成を採用することで、基体２１の裏面側から放出される光の色を、基体２１の主面側から放出される光、つまり、封止部材２３から放出される光の色に合わせこむことが可能となる。その結果、ＬＥＤモジュール２０からの発光における色ムラの発生が抑制される。
また、基体２１として白色アルミナ基板等の安価な白色基板を用いることで、低コスト化を実現しつつ、かつ、色ムラの発生が抑制されたＬＥＤモジュール２０を得ることができる。
また、波長変換部２４は、蛍光体ガラス焼結体によって形成することができる。つまり、基体２１の裏面に形成された焼結体膜によって波長変換部２４が実現される。そのため、例えば、基体２１の主面にＬＥＤ２２を実装する際における、基体２１の下方からの支持が容易である。
また、封止部材２３と波長変換部２４とを共通の素材（例えば、上述の蛍光体含有樹脂）で形成した場合、例えば、ＬＥＤモジュール２０の生産コストの抑制または生産効率の向上等が図られる。
また、本実施の形態の電球形ランプ１は、ＬＥＤモジュール２０と、透光性のグローブ１０と、グローブ１０の内方に向かって延びるように設けられた支柱４０とを備え、ＬＥＤモジュール２０は、グローブ１０内に配置されるように支柱４０に固定されている。
この構成により、例えば、白熱電球に近似した配光特性を有する電球形ランプ１が実現される。
（変形例１）
次に、実施の形態の変形例１について、図５を用いて説明する。
図５は、実施の形態の変形例１に係るＬＥＤモジュール２０ａの構成を示す図である。
なお、図５の（ａ）は、ＬＥＤモジュール２０ａの側面図であり、図５の（ｂ）は、ＬＥＤモジュール２０ａの上面図である。
図５に示す変形例１に係るＬＥＤモジュール２０ａは、発光素子として１つのＬＥＤ２２のみが基体２１に配置されている。また、封止部材２３は、当該１つのＬＥＤ２２を封止し、基体２１の裏面の、封止部材２３に対向する位置に、波長変換部２４が配置されている。
さらに、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２は、封止部材２３の幅方向の長さｄ１よりも長い。なお、図５の（ｂ）に示すように、封止部材２３のＸＹ平面における２次元形状が直径ｄ１の円である場合、波長変換部２４のＸＹ平面における２次元形状は、例えば、直径ｄ２の円である。なお、波長変換部２４のＸＹ平面における２次元形状は、長方形等の円以外の形状であってもよい。
このように、ＬＥＤモジュール２０ａは、発光素子（ＬＥＤ２２）を１つのみ備える場合であっても、封止部材２３と波長変換部２４とが、例えば図５のように配置されることで、色ムラの発生が抑制される。
（変形例２）
次に、実施の形態の変形例２について、図６を用いて説明する。
図６は、実施の形態の変形例２に係るＬＥＤモジュール２０ｂの構成を示す図である。
具体的には、図６は、ＬＥＤモジュール２０ｂのＺＹ平面に平行な断面の一部を示す図である。
図６に示すＬＥＤモジュール２０ｂが備える基体２１は、裏面に、陥凹状に形成された陥凹部２１ａを有し、波長変換部２４は、陥凹部２１ａの内方に配置されている。さらに、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２は、封止部材２３の幅方向の長さｄ１よりも長い。
なお、例えば封止部材２３と同じ蛍光体含有樹脂を陥凹部２１ａに流し込むことで、陥凹部２１ａの内方に波長変換部２４が形成される。
このように、基体２１の裏面に、陥凹部２１ａに設けることで、例えば、波長変換部２４を基体２１の裏面に形成する際の、ＸＹ平面における大きさおよび位置についての規制が容易化され、かつ、色ムラの発生に対する抑制効果が維持される。
なお、波長変換部２４は、全体が陥凹部２１ａの内方に配置されている必要はなく、例えば、波長変換部２４の一部が、陥凹部２１ａの外側（図６における下方）に露出していてもよい。つまり、波長変換部２４の高さ（Ｚ軸方向の幅）は、陥凹部２１ａの深さに一致させる必要はなく、当該深さより長くても短くてもよい。
また、ＬＥＤモジュール２０ｂは、実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０と同じく、複数のＬＥＤ２２がＸ軸方向（図６の紙面に垂直な方向）に並べられていてもよい。また、ＬＥＤモジュール２０ｂは、変形例１に係るＬＥＤモジュール２０ａと同じく、発光素子として１つのＬＥＤ２２のみを備えていてもよい。
（変形例３）
次に、実施の形態の変形例３について、図７を用いて説明する。
図７は、実施の形態の変形例３に係るＬＥＤモジュール２０ｃの構成を示す図である。
具体的には、図７は、ＬＥＤモジュール２０ｃのＺＹ平面に平行な断面を示す図である。
図７に示すＬＥＤモジュール２０ｃが備える基体２１は、封止部材２３を収容する空間を形成する収容部２１ｂを有し、主面である収容部２１ｂの底面に、ＬＥＤ２２が配置されている。
つまり、ＬＥＤモジュール２０ｃは、キャビティ（凹部）を有する樹脂製のパッケージの中にＬＥＤチップを実装したパッケージ型のＬＥＤ素子に似た構成を有している。
また、ＬＥＤモジュール２０ｃにおいて、波長変換部２４の幅方向の長さｄ２は、封止部材２３の幅方向の長さｄ１よりも長い。
この構成によれば、ＬＥＤモジュール２０ｃは、例えば、封止部材２３を形成する際の、ＸＹ平面における大きさおよび位置についての規制が容易化され、かつ、色ムラの発生に対する抑制効果が維持される。
（変形例４）
次に、実施の形態の変形例４について、図８を用いて説明する。
図８は、実施の形態の変形例４に係るＬＥＤモジュール２０ｄの構成を示す図である。
具体的には、図８は、ＬＥＤモジュール２０ｄのＺＹ平面に平行な断面を示す図である。
図８に示すＬＥＤモジュール２０ｄは、図７に示す変形例３に係るＬＥＤモジュール２０ｃと同じく、基体２１が、封止部材２３を収容する空間を形成する収容部２１ｂを有し、主面である収容部２１ｂの底面に、ＬＥＤ２２が配置されている。
変形例４に係るＬＥＤモジュール２０ｄはさらに、波長変換材を含む材料が配置される溝部２１ｃを有している。具体的には、溝部２１ｃは、基体２１において、ＬＥＤ２２から発せられた光が、基体２１の一部および溝部２１ｃを通過し基体２１の側面から放出される位置に配置されている。
また本変形例では、陥凹部２１ａの内方に配置された波長変換部２４を形成する、例えば蛍光体含有樹脂が、溝部２１ｃの内方まで進入しており、これにより、溝部２１ｃを通過する光の波長変換がなされる。
つまり、波長変換部２４の一部は、基体２１において、ＬＥＤ２２から発せられた光が当該一部を通過することで、第二波長変換材による波長の変換がなされて、基体２１の側面から放出される位置に配置されている、と表現することもできる。
ＬＥＤモジュール２０ｄは、上記構成を有することで、基体２１の裏面から放出される光に起因する色ムラの発生だけでなく、基体２１の側面から放出される光に起因する色ムラの発生も抑制することができる。
なお、変形例３および４に係るＬＥＤモジュール２０ｃおよび２０ｄのそれぞれにおいいて、波長変換部２４は、基体２１の裏面に設けられた陥凹部２１ａの内方に配置されている必要はない。ＬＥＤモジュール２０ｃおよび２０ｄのそれぞれにおいて、波長変換部２４は、実施の形態と同じく、基体２１の、陥凹部２１ａが存在しない裏面に、凸状に形成されてもよい（例えば図４の（ａ）参照）。
また、変形例３および４において、封止部材２３は、全体が収容部２１ｂに収容されている必要はなく、例えば、封止部材２３の一部が、収容部２１ｂの外側（図７および図８における上方）に露出していてもよい。つまり、封止部材２３の高さ（Ｚ軸方向の幅）は、収容部２１ｂの深さに一致させる必要はなく、当該深さより長くても短くてもよい。
また、ＬＥＤモジュール２０ｃおよび２０ｄは、実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０と同じく、複数のＬＥＤ２２がＸ軸方向（図７、８の紙面に垂直な方向）に並べられていてもよい。また、ＬＥＤモジュール２０ｃおよび２０ｄは、変形例１に係るＬＥＤモジュール２０ａと同じく、発光素子として１つのＬＥＤ２２のみを備えていてもよい。
また、上記の変形例１〜４に係るＬＥＤモジュール２０ａ〜２０ｄのそれぞれは、例えば、上記の電球形ランプ１と同様の形状の電球形ランプにおける発光装置として採用可能である。
（その他）
以上、本発明に係るＬＥＤモジュールおよび電球形ランプについて、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されるものではない。
例えば、上記の実施の形態および変形例において、ＬＥＤモジュール２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ（以下、「ＬＥＤモジュール２０等」という。）は、青色ＬＥＤチップであるＬＥＤ２２を備えるとした。
また、ＬＥＤモジュール２０等が備える封止部材２３および波長変換部２４のそれぞれは、波長変換材として黄色蛍光体粒子を含むとした。つまり、ＬＥＤモジュール２０等では、青色ＬＥＤチップ（ＬＥＤ２２）と、黄色蛍光体粒子との組み合わせによって白色光を放出するとした。
しかしながら、ＬＥＤ２２の発光色と波長変換材の種類との組み合わせはこれに限らない。
例えば、ＬＥＤモジュール２０等は、赤色蛍光体および緑色蛍光体を波長変換材として採用し、これと青色ＬＥＤチップであるＬＥＤ２２とを組み合わせることによりに白色光を放出してもよい。
また、ＬＥＤ２２として、青色以外の色を発光するＬＥＤチップが採用されてもよい。例えば、ＬＥＤ２２として紫外線発光のＬＥＤチップを用いる場合、波長変換材として採用する蛍光体粒子としては、三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものが採用される。
さらに、蛍光体粒子以外の材料が波長変換材として採用されてもよい。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、または顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
また、上記の実施の形態および変形例において、ＬＥＤモジュール２０等の光源である発光素子として、ＬＥＤチップ（ＬＥＤ２２）が採用されるとした。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）または無機ＥＬ等が、ＬＥＤモジュール２０等が備える発光素子として採用されてもよい。
また、上記の実施の形態では、グローブ１０の大きさは樹脂ケース６０の大きさよりも大きいとした（例えば、図１参照）。しかし、例えば、グローブ１０の大きさを樹脂ケース６０の大きさよりも小さくした電球形ランプにも、上述のＬＥＤモジュール２０等を発光装置として採用することができる。
また、上記の実施の形態では、ＬＥＤモジュール２０を発光装置として採用した電球形ランプ１について説明したが、実施の形態および変形例に係るＬＥＤモジュール２０等は、直管形ランプまたは丸形ランプ等の照明用光源における発光装置として採用されてもよい。また、ランプ以外の機器における発光装置としてＬＥＤモジュール２０等が用いられてもよい。
また、本発明は、ＬＥＤモジュール２０等のいずれかを備える照明用光源としてのみならず、当該照明用光源を備える照明装置として実現することもできる。
例えば、本発明は、上記の電球形ランプ１と、当該電球形ランプ１が取り付けられる点灯器具とを備える照明装置として構成することができる。
この場合、点灯器具は、照明用光源の消灯および点灯を行う器具であり、例えば、天井に取り付けられる器具本体と、照明用光源を覆うカバーとを備える。このうち、器具本体は、照明用光源の口金が装着されるとともに照明用光源に給電を行うソケットを有する。
図９を用いて、照明用光源を備える照明装置の一例について説明する。
図９は、実施の形態に係る電球形ランプ１を備える照明装置２の概略断面図である。
図９に示す照明装置２は、例えば、室内の天井に装着されて使用される装置であり、上記の実施の形態に係る電球形ランプ１と、点灯器具３とを備える。
点灯器具３は、電球形ランプ１を消灯及び点灯させる器具であり、天井に取り付けられる器具本体４と、電球形ランプ１を覆う透光性のランプカバー５とを備える。
器具本体４は、ソケット４ａを有する。ソケット４ａには、電球形ランプ１の口金３０がねじ込まれる。このソケット４ａを介して電球形ランプ１に電力が供給される。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態および変形例に施したもの、または、実施の形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を有するランプ、特に、従来の白熱電球等を代替する電球形ランプ等として有用であり、照明装置等における機器の光源として広く利用することができる。
１ 電球形ランプ
１０ グローブ
１１ 開口部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ ＬＥＤモジュール
２１ 基体
２１ａ 陥凹部
２１ｂ 収容部
２１ｃ 溝部
２２ ＬＥＤ（発光素子）
２３ 封止部材
２４ 波長変換部
３０ 口金
４０ 支柱
４１ 主軸部
４２ 固定部
５０ 支持板
６０ 樹脂ケース
６１ 第１ケース部
６２ 第２ケース部
７０ リード線
８０ 点灯回路

Claims (10)

  1. 透光性を有する基体と、
    前記基体の主面に配置された発光素子と、
    前記発光素子を封止する封止部材であって、前記発光素子が発する光の波長を変換する第一波長変換材を含む封止部材と、
    前記基体の前記主面とは反対側の面である裏面の、前記封止部材に対向する位置に設けられた波長変換部であって、前記発光素子から発せられ前記基体を透過した光の波長を変換する第二波長変換材を含む波長変換部とを備え、
    前記波長変換部の、前記基体の厚み方向と直交する幅方向の長さは、前記封止部材の前記幅方向の長さよりも長く、厚みは、前記封止部材の厚みに比べ薄く、かつ、前記基体とは反対側の面が平面状に形成されており、
    前記基体の前記主面には、それぞれが１以上の前記発光素子を封止する２つの前記封止部材が間隔をあけて配置されており、
    前記基体の前記裏面には、２つの前記封止部材に対向する位置のそれぞれに前記波長変換部が設けられており、２つの前記波長変換部は間隔をあけて配置されている
    発光装置。
  2. 前記波長変換部の前記基体の厚み方向と直交する平面における大きさは、前記基体を前記主面の方向から透視した場合において、前記封止部材を含む大きさである
    請求項１記載の発光装置。
  3. 前記波長変換部の前記厚み方向と直交する平面における大きさは、前記基体を前記主面の方向から透視した場合において、前記封止部材よりも大きい
    請求項２記載の発光装置。
  4. 前記基体の前記主面には、前記発光素子を含む複数の発光素子が少なくとも１つの列をなして配置されており、
    前記封止部材は、前記複数の発光素子の配列に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられており、
    前記波長変換部は、前記封止部材の配置に応じて、少なくとも１つの列を形成するように設けられている
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記基体は、前記封止部材の少なくとも一部を収容する空間を形成する収容部を有し、前記主面である前記収容部の底面に、前記発光素子が配置されている
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記封止部材の前記幅方向の長さをｄ１とし、前記波長変換部の前記幅方向の長さをｄ２とした場合、ｄ２は、ｄ１の１．５倍以上であって、かつ、ｄ１の４倍以下である
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 前記封止部材は、前記第一波長変換材を含む波長変換材含有樹脂で形成されており、
    前記波長変換部は、前記第二波長変換材を含むガラス焼結体で形成されている
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 透光性を有する基体と、
    前記基体の主面に配置された発光素子と、
    前記発光素子を封止する封止部材であって、前記発光素子が発する光の波長を変換する第一波長変換材を含む封止部材と、
    前記基体の前記主面とは反対側の面である裏面の、前記封止部材に対向する位置に設けられた波長変換部であって、前記発光素子から発せられ前記基体を透過した光の波長を変換する第二波長変換材を含む波長変換部とを備え、
    前記波長変換部の、前記基体の厚み方向と直交する幅方向の長さは、前記封止部材の前記幅方向の長さよりも長く、厚みは、前記封止部材の厚みに比べ薄く、かつ、前記基体とは反対側の面が平面状に形成されており、
    前記波長変換部における前記第二波長変換材の濃度は、前記封止部材における前記第一波長変換材の濃度よりも高い
    発光装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置と、
    透光性のグローブと、
    前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支柱とを備え、
    前記発光装置は、前記グローブ内に配置されるように前記支柱に固定されている
    照明用光源。
  10. 請求項９に記載の照明用光源を備える
    照明装置。
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