JP6798772B2

JP6798772B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6798772B2
Application number: JP2015152331A
Authority: JP
Inventors: 大長　久芳; 久芳大長; 杉森　正吾; 正吾杉森; 寿雄八木
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: JP2017033756A

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来、平面状の基板と、基板に実装された複数の発光素子と、複数の発光素子を一体的に覆って封止するように配置された第１透明樹脂層と、前記第１透明樹脂層との間に空気層を挟んで配置された第２透明樹脂層と、を備えた平面発光モジュールが考案されている（特許文献１参照）。

この平面発光モジュールは、第１および第２透明樹脂層内に、発光素子からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、第２透明樹脂層を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように蛍光体が選択されている。

特開２０１３−１２５３６号公報

しかしながら、上述の平面発光モジュールは、複数の発光素子が第１透明樹脂層で一体的に覆われており、第１透明樹脂層の発光面は平坦である。そのため、第１透明樹脂層の出射側の表面において、発光素子の直上の輝度と発光素子間の直上の輝度との差に改善の余地がある。仮に、輝度の差を小さくしようとすると、発光素子同士の間隔を狭める必要があり、この場合、発光素子の出力の向上と放熱性とを両立させることが困難である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、輝度むらの少ない明るい照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の照明装置は、間隔をおいて配列されているライン状の複数の光源と、複数の光源の正面側に配置されている透過部材と、を備えた照明装置であって、光源は、複数の半導体発光素子と、半導体発光素子が発する光により励起され可視光を発する光波長変換層と、を有する。光波長変換層は、複数の半導体発光素子を被覆するように構成されており、該光源の正面の第１照射領域に向かう光の光度よりも、該光源の正面と隣接する光源の正面との間の第２照射領域に向かう光の光度が大きくなるように構成された出射面を有する。複数の光源は、該光源から第２照射領域に向かう光と隣接する光源から第２照射領域に向かう光とによって、第１照射領域と第２照射領域との輝度の差が緩和されるように構成されている。

この態様によると、ある程度間隔を広げて複数のライン状の光源を配列しても、輝度むらの少ない照明装置を実現できる。また、光源同士の間隔がある程度広いため、軽くできる上に放熱性がよく、出力の高い光源を用いることができ、明るい照明装置を実現できる。

透過部材は、光波長変換層から離間した位置に設けられている拡散板であってもよい。これにより、より輝度むらの少ない照明装置を実現できる。

複数の光源は、透過部材の出射面での輝度の均斉度が０．６以上、好ましくは０．９以上となるように構成されていてもよい。これにより、点在する発光素子の粒状感による違和感が低減され、より輝度むらの少ない照明装置を実現できる。

光波長変換層は、半導体発光素子が配列されている方向と交差する方向の幅をＷ、半導体発光素子が発する光の主方向の高さをＨとすると、Ｈ＞０．５Ｗを満たすとよい。これにより、第２照射領域に向かう光の光束を増加させることができる。

半導体発光素子は、紫外線又は短波長可視光を発し、光波長変換層は、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する第１の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光とは異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体と、を含有してもよい。これにより、複数種の蛍光体が発する光の混色で白色光を実現できるため、色ズレや輝度むらの少ない照明装置を実現できる。

半導体発光素子は、紫外線又は短波長可視光を発し、光波長変換層は、第１の層と、第１の層を挟んで発光素子と反対側に設けられた第２の層と、を有してもよい。第１の層および第２の層は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および青色蛍光体を含んでもよい。第１の層は、赤色蛍光体および緑色蛍光体の少なくとも一方を含んでもよい。第２の層は、黄色蛍光体および青色蛍光体の少なくとも一方を含んでもよい。これにより、励起光の色が異なる４つの蛍光体を含んでいるため、演色性の高い新規な照明装置を実現できる。また、励起スペクトルが比較的長波長側まで存在する赤色蛍光体または緑色蛍光体が発光素子に近い第１の層に含まれているため、第２の層で励起された黄色光や青色光が第１の層で再吸収されることが抑制され、色ズレや光束の低下が低減される。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、輝度むらの少ない明るい照明装置を実現できる。

本実施の形態に係る照明装置の概略を示す上面図である。本実施の形態に係る発光モジュールの概略を模式的に示した側面図である。図２に示す発光モジュールのＡ−Ａ断面図である。実施の形態で用いられる赤色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。実施の形態で用いられる緑色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。実施の形態で用いられる黄色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。実施の形態で用いられる青色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。実施の形態に係る発光モジュールの発光スペクトルを示す図である。図９（ａ）は、本実施の形態に係る発光モジュールの断面図、図９（ｂ）は、ドーム型の発光モジュールの断面図、図９（ｃ）は、ＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプの発光モジュールの断面図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す発光モジュールのそれぞれの照度分布を示す図である。図１１（ａ）は、照明装置の上面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における照明装置のＢ−Ｂ断面図である。図１２（ａ）は、Ｈが１０ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図、図１２（ｂ）は、Ｈが７．５ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図、図１２（ｃ）は、Ｈが５ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本願発明は、あらゆる灯具や照明器具に適用できるが、特に、発光面が広い照明装置に好適である。以下の説明では、スタジオ照明として用いられる照明装置を例に説明する。

（照明装置）
図１は、本実施の形態に係る照明装置の概略を示す上面図である。図１では、照明装置の発光面となる拡散板の図示を省略している。

本実施の形態に係る照明装置１０は、長方形の樹脂の筐体５０と、筐体５０の底部に敷かれたアルミ製の底板５２と、底板５２の上に間隔をおいて配列されているライン状の複数の光源としての発光モジュール１１０と、発光モジュール１１０の発光面の正面側に配置されている長方形の板状の透過部材（図１では図示省略）と、を備える。

（発光モジュール）
本実施の形態に係る発光モジュールは、紫外線又は短波長可視光を発する複数の発光素子と、発光素子が発する光により励起され可視光を発する光波長変換層と、を備える。光波長変換層は、複数の発光素子を被覆するように構成されている。また、光波長変換層は、第１の層と、第１の層を挟んで発光素子と反対側に設けられた第２の層と、を有する。第１の層および第２の層は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および青色蛍光体を含む。第１の層は、赤色蛍光体および緑色蛍光体の少なくとも一方を含む。第２の層は、黄色蛍光体および青色蛍光体の少なくとも一方を含む。なお、光波長変換層は、一つの層であってもよく、その場合は、発光色が互いに補色の関係である複数種（色）の蛍光体を含有していればよい。光波長変換層は、例えば、黄色蛍光体と青色蛍光体を含有する一つの層であってもよい。

（発光素子）
本実施の形態に係る発光素子は、少なくとも紫外線又は短波長可視光を発するものであればその発光スペクトルは特に限定されるものではないが、発光装置の発光効率等の観点から、発光スペクトルのピークが３５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域にあることが好ましい。

また、発光素子の具体例としては、例えば、ＬＥＤやＬＤ、ＥＬ等の半導体発光素子、真空放電や熱発光からの発光を得るための光源、電子線励起発光素子等の各種光源を用いることができる。発光素子として半導体発光素子を用いることにより、小型で省電力、長寿命な発光装置を得ることができる。このような半導体発光素子の好適な例として、４００ｎｍ付近の波長域の発光特性が良好であるＩｎＧａＮ系のＬＥＤやＬＤを挙げることができる。

（光波長変換層）
本実施の形態に係る光波長変換層は、含有する蛍光体の種類や量が異なる複数の層からなる。発光素子に近い第１の層には、赤色蛍光体および緑色蛍光体の少なくとも一方が含まれているとよい。また、第１の層を挟んで発光素子と反対側に設けられた第２の層には、黄色蛍光体および青色蛍光体の少なくとも一方が含まれているとよい。

第１の層および第２の層は全体として、励起光の色が異なる少なくとも４つの蛍光体（例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および青色蛍光体）を含んでいるため、演色性の高い新規な発光モジュールを実現できる。また、励起スペクトルが比較的長波長側まで存在する赤色蛍光体または緑色蛍光体が発光素子に近い第１の層に含まれているため、第１の層よりも発光素子から遠い側にある第２の層で励起された黄色光や青色光が第１の層で再吸収されることが抑制され、色ズレや光束の低下が低減される。

（第１の層）
第１の層は、（ｉ）主として赤色蛍光体および緑色蛍光体を含む場合、（ｉｉ）主として赤色蛍光体を含む場合、（ｉｉｉ）主として緑色蛍光体を含む場合、（ｉｖ）主として赤色蛍光体、緑色蛍光体および黄色蛍光体を含む場合、（ｖ）主として赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体を含む場合、（ｖｉ）主として赤色蛍光体および黄色蛍光体を含む場合、（ｖｉｉ）主として緑色蛍光体および黄色蛍光体を含む場合、が挙げられる。各蛍光体は、シリコーン等の封止樹脂やガラスのマトリックス相に分散されている。なお、本実施の形態に係る光波長変換層においては、第１の層に含まれる蛍光体と同色の蛍光体が第２の層に含まれている場合も有り得る。例えば、光波長変換層全体に含まれるある色の蛍光体のうち、第１の層に９０％以上、第２の層に１０％以下含有させてもよい。あるいは、第１の層に９５％以上、第２の層に５％以下含有させてもよい。あるいは、第１の層に９８％以上、第２の層に２％以下含有させてもよい。

第１の層に含有される蛍光体全体の濃度は、０．２ｖｏｌ％以上であればよく、好ましくは０．５ｖｏｌ％以上、より好ましくは０．８ｖｏｌ％以上である。蛍光体全体の濃度が０．２ｖｏｌ％以上であれば、発光素子が発する光により十分な光束の可視光を生成できる。また、第１の層に含有される蛍光体全体の濃度は、１．５ｖｏｌ％以下であればよく、好ましくは１．３ｖｏｌ％以下、より好ましくは１．１ｖｏｌ％以下である。蛍光体全体の濃度が１．５ｖｏｌ％以下であれば、蛍光体で励起された可視光が他の蛍光体で散乱、遮蔽される割合が低減され、発光モジュールの発光効率の低下が抑制される。

（第２の層）
第２の層は、（ｉ）主として青色蛍光体および黄色蛍光体を含む場合、（ｉｉ）主として青色蛍光体、黄色蛍光体および緑色蛍光体を含む場合、（ｉｉｉ）主として青色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体を含む場合、（ｉｖ）主として青色蛍光体を含む場合、（ｖ）主として黄色蛍光体を含む場合、が挙げられる。各蛍光体は、シリコーン等の封止樹脂やガラスのマトリックス相に分散されている。なお、本実施の形態に係る光波長変換層においては、第２の層に含まれる蛍光体と同色の蛍光体が第１の層に含まれている場合も有り得る。例えば、光波長変換層全体に含まれるある色の蛍光体のうち、第２の層に９０％以上、第１の層に１０％以下含有させてもよい。あるいは、第２の層に９５％以上、第１の層に５％以下含有させてもよい。あるいは、第２の層に９８％以上、第１の層に２％以下含有させてもよい。

第２の層に含有される蛍光体全体の濃度は、０．６ｖｏｌ％以上であればよく、好ましくは０．８ｖｏｌ％以上、より好ましくは０．９ｖｏｌ％以上である。蛍光体全体の濃度が０．６ｖｏｌ％以上であれば、発光素子が発する光により十分な光束の可視光を生成できる。一方、蛍光体全体の濃度が０．６ｖｏｌ％より希薄であると、十分な変換性能を確保するためには第２の層（蛍光体層）が大きく（厚く）なり、大量にマトリックス相としての材料が必要となるため、コストが高くなる。また、第２の層に含有される蛍光体全体の濃度は、２．０ｖｏｌ％以下であればよく、好ましくは１．５ｖｏｌ％以下、より好ましくは１．２ｖｏｌ％以下である。蛍光体全体の濃度が２．０ｖｏｌ％以下であれば、蛍光体で励起された可視光が他の蛍光体で散乱、遮蔽される割合が低減され、発光モジュールの発光効率の低下が抑制される。

（第１の樹脂層）
第１の樹脂層は、第１の層に含まれる各種蛍光体が分散されるマトリックス相である。具体的には、第１の樹脂層としては、−４０〜１００℃の範囲に含まれる少なくともいずれかの温度における貯蔵弾性率が１０^４〜１０^５Ｐａのシリコーン樹脂が好ましい。また、第１の樹脂層は、導線（ボンディングワイヤー）を封止するように設けられていてもよい。これにより導線に働く応力を緩和できる。

（第２の樹脂層）
第２の樹脂層は、第２の層に含まれる各種蛍光体が分散されるマトリックス相である。具体的には、第２の樹脂層は、ショアＡ硬度が３０〜８０のシリコーン樹脂が好ましい。これにより、第２の樹脂層で覆われた発光モジュールにおいて発光素子が保護される。

（赤色蛍光体）
赤色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲にある光を発するものであり、例えば、
（ｉ）(Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋（０≦ｘ＜０．４）
（ｉｉ）Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋
（ｉｉｉ）(Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋
の組成式で表される物質が挙げられる。

（緑色蛍光体）
緑色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲にある光を発するものであり、例えば、
（ｉ）(Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｉｉ）Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｖ）Ｅｕ付活βサイアロン
（ｖ）Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｖｉ）ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉ）ＳｒＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｉｘ）ＳｒＡｌＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｘ）(Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
（ｘｉ）(Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋
（ｘｉｉ）Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８−２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋
の組成式で表される物質が挙げられる。

（黄色蛍光体）
黄色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５７０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲にある光を発するものであり、例えば、一般式が（Ｍ^２ｘ,Ｍ^３ｙ,Ｍ^４ｚ）_ｍＭ^１Ｏ_３Ｘ_{（２／ｎ）}
（ここで、Ｍ^１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ^２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ^３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ^４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ^２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは０．１１≦ｍ≦８／６、ｎは５≦ｎ≦７の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表される蛍光体が挙げられる。

（青色蛍光体）
青色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が４３５ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲にある光を発するものであり、例えば、
（ｉ）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋
（ｉｉ）（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ^２＋
（ｉｉｉ）Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
（ｉｖ）Ｓｒ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ_２＋
（ｖ）ＳｉＯ_２−ＣａＩ_２：Ｅｕ^２＋
（ｖｉ）Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２４：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２（Ｂ_５Ｏ_９）Ｘ_２：Ｅｕ^２＋（Ｘはハロゲン元素）
（ｖｉｉｉ）(Ｓｒ，Ｂａ）_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
の組成式で表される物質が挙げられる。

（その他の蛍光体）
上述の蛍光体に加えて、あるいは一部の蛍光体に換えて橙色蛍光体や他の色の蛍光体を用いてもよい。橙色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ〜６２０ｎｍの範囲にある光を発するものである。

（発光モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態に係る発光モジュールの製造方法の一例について説明する。はじめに、予め回路パターンを形成したアルミナ、アルミニウム又はガラス強化エポキシ樹脂等からなる基板上に、１個又は複数個の、近紫外線又は短波長可視光を発するＬＥＤチップを実装する。実装方法は、予めＬＥＤチップをパッケージ化した後、半田実装する方法や、ＬＥＤチップを基板にダイボンド材によりダイボンディングした後に金ワイヤーとボンディングを行うチップオンボード実装等により行われる。

実装された各ＬＥＤチップの直上に、ＬＥＤチップからの発光を吸収し、緑色光に変換する蛍光体や、同様に赤色光に変換する蛍光体を含有するシリコーン樹脂を実装する。

第１の層であるシリコーン樹脂の実装は、（１）予め蛍光体含有シリコーン樹脂をシート状に成形し、そのシリコーン樹脂を基板に接着する、あるいは（２）前述の蛍光体含有シリコーンをＬＥＤチップ上に定量滴下塗布後、硬化させることにより行われる。この場合、ＬＥＤチップと接する樹脂（（１）の接着、（２）の滴下）は、−４０〜１００℃の範囲に含まれる少なくともいずれかの温度における貯蔵弾性率が１０^４〜１０^５Ｐａの低弾性率の樹脂が好ましい。

次に、青色蛍光体や黄色蛍光体を分散したシリコーン樹脂（第２の層）を搭載する。具体的には、
（１）前述の第１の層を搭載した基板上に、青色蛍光体や黄色蛍光体を分散したシリコーン樹脂を３〜１５ｍｍの範囲の適正な厚みとなるように塗布し、１５０℃、１ｈで加熱硬化させる。
（２）金型の中に青色蛍光体や黄色蛍光体を分散したシリコーン樹脂を充填し、型の開口部に前述の第１の層を搭載した基板を設置し、加熱硬化させる。
（３）青色蛍光体や黄色蛍光体を分散したシリコーン樹脂を型に充填し、加熱硬化する。そして、硬化した成形品を、前述の第１の層を搭載した基板に、透明樹脂を用いて張り合わせる。

図２は、本実施の形態に係る発光モジュールの概略を模式的に示した側面図である。図３は、図２に示す発光モジュールのＡ−Ａ断面図である。

図２に示す発光モジュール１１０は、セラミックスの基板１１２と、基板１１２上に樹脂を介して実装された複数のｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４と、基板１１２に形成されている回路パターンとｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４の電極とを接続する純金製のワイヤー１６と、光波長変換層１１８と、を備える。ｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４は、４０５ｎｍ近傍にピークを持つ短波長可視光を発するＬＥＤチップである。

光波長変換層１１８は、第１の層１２０と、第１の層１２０を挟んでｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４と反対側に設けられた第２の層１２２と、第１の層１２０と第２の層１２２とを接合する透明層１２４と、を有する。第１の層１２０は、第１の樹脂層２１に赤色蛍光体２４および緑色蛍光体１２６が分散されたものである。第２の層１２２は、第２の樹脂層２８に黄色蛍光体３０および青色蛍光体３２が分散されたものである。透明層１２４には、第１の層１２０や第２の層１２２に用いられる蛍光体が含有されていても良い。

本実施の形態では、貯蔵弾性率が０．４ＭＰａの比較的軟らかいシリコーン樹脂（Ｉ）に、蛍光体全体の濃度が１．０ｖｏｌ％となるように、赤色蛍光体２４（（Ｃａ，Ｓｒ）ＳｉＡｌＮ_３：Ｅｕ^２＋）、緑色蛍光体１２６（β−サイアロン）を重量比４：１で混合し、分散／真空脱泡してシリコーン樹脂（Ｉ）塗布液を作成した。なお、赤色蛍光体２４および緑色蛍光体１２６の混合比は、赤色蛍光体：緑色蛍光体＝６５：３５〜８５：１５（重量比）の範囲で適宜設定してもよい。

本実施の形態に係る基板１１２は、長さが２００ｍｍのセラミックス基板であり、搭載面には８ｍｍピッチで２４個のｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４が実装されている。次に、含有された蛍光体の量が調整されているシリコーン樹脂（Ｉ）塗布液をディスペンサーを用いて、基板１１２上のｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４およびワイヤー１６が封止されるように塗布し、１５０℃、１ｈで加熱硬化し、高さが１ｍｍ、幅が３ｍｍ、長さが２００ｍｍ未満の第１の層２０を形成する。これにより、ワイヤー１６が保護される。

次に、貯蔵弾性率が５．５ＭＰａの比較的硬質のシリコーン樹脂（ＩＩ）に、蛍光体全体の濃度が１．０ｖｏｌ％となるように、青色蛍光体３２（（Ｃａ，Ｓｒ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋）、黄色蛍光体３０（（Ｃａ，Ｓｒ）_７（ＳｉＯ_３）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋）を重量比１：１で混合し、分散／真空脱泡してシリコーン樹脂（ＩＩ）を作成した。なお、青色蛍光体３２および黄色蛍光体３０の混合比は、青色蛍光体：黄色蛍光体＝５０：５０〜９０：１０（重量比）の範囲で適宜設定してもよい。

次に、含有された蛍光体の量が調整されているシリコーン樹脂（ＩＩ）を、開口部の幅１０ｍｍ、深さ８ｍｍ、長さ２００ｍｍの略三角柱状（図３参照）のキャビティを持つ型に充填する。このとき空気を巻き込まないように、真空充填してもよい。

次に、シリコーン樹脂（ＩＩ）を充填した前述のキャビティ型を下型とし、キャビティを塞ぐような上型を準備する。上型は、中央部に幅が４〜８ｍｍ、高さが１〜３ｍｍの凸状を有している。これらの下型と上型を型締めした後、加熱炉に入れて１５０℃、１ｈ加熱処理することでシリコーン樹脂を硬化させ、脱型することで蛍光体含有のシリコーン成形体を得る。

したがって、シリコーン成形体は、下面に幅４〜８ｍｍ、深さ１〜３ｍｍの溝が形成されている。この溝に透明層１２４となる接着性のある透明樹脂（例えば、ジメチルシリコーン樹脂が好適である。）を充填し、第１の層２０が形成された基板１１２を透明層１２４の上に積層し、１５０℃、１ｈ加熱処理することで透明樹脂を硬化させ、発光モジュール１１０が製造される。

図４は、実施の形態で用いられる赤色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。図５は、実施の形態で用いられる緑色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。図６は、実施の形態で用いられる黄色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。図７は、実施の形態で用いられる青色蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルの一例を示す図である。

図４に示すように、実施の形態に係る赤色蛍光体の発光スペクトルＬ１のピーク波長λｐは、６２５ｎｍ〜６３５ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ２の励起端波長λｅは、５３０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲にある。ここで、励起端波長λｅとは、励起スペクトルＬ２における長波長側の励起強度の低下が急減し始める波長を示している。また、励起スペクトルＬ２の半値波長λｈは、５６０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲にある。ここで、半値波長λｈとは、励起スペクトルＬ２の長波長側のピーク強度Ｉｍａｘの５０％の強度Ｉｈとなる波長を示す。

図５に示すように、実施の形態に係る緑色蛍光体の発光スペクトルＬ３のピーク波長λｐは、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ４の励起端波長λｅは、４５０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ４の半値波長λｈは、４７０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にある。

図６に示すように、実施の形態に係る黄色蛍光体の発光スペクトルＬ５のピーク波長λｐは、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ６の励起端波長λｅは、４１０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ６の半値波長λｈは、４３５ｎｍ〜４４５ｎｍの範囲にある。

図７に示すように、実施の形態に係る青色蛍光体の発光スペクトルＬ７のピーク波長λｐは、４５５ｎｍ〜４６５ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ８の励起端波長λｅは、３９０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にある。また、励起スペクトルＬ８の半値波長λｈは、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にある。

（特性評価）
上述の実施の形態における発光モジュールにおいて、平均演色係数、色温度、色度座標（ｃｘ、ｃｙ）を測定した。その結果、平均演色係数Ｒａが９７、色温度が３２０８Ｋ、色度座標（ｃｘ、ｃｙ）が（０．４２４、０．４０２）である発光モジュールが得られた。このように、実施の形態に係る発光モジュール１１０は、電球色で演色性の高い光を実現している。

図８は、実施の形態に係る発光モジュールの発光スペクトルを示す図である。図８に示すように、実施の形態に係る発光モジュール１１０は、発光スペクトルの緑色や赤色の波長域の強度が黄色や青色の波長域の強度よりも大きくなっており、演色性が高く暖かみのある電球色の発光を実現していることが分かる。

上述のように実施の形態に係る発光モジュールは、励起スペクトルが比較的長波長側まで存在する赤色蛍光体および緑色蛍光体がｎＵＶ−ＬＥＤチップに近い第１の層２０に含まれているため、第２の層で励起された黄色光や青色光が第１の層で吸収されることが抑制され、色ズレや光束の低下が低減される。

なお、第１の層に赤色蛍光体を含ませ、第２の層に緑色蛍光体、黄色蛍光体および青色蛍光体を含ませてもよい。これにより、励起スペクトルが比較的長波長側まで存在する赤色蛍光体が発光素子に近い第１の層に含まれているため、第２の層で励起された黄色光や青色光が第１の層で再吸収されることが抑制され、色ズレや光束の低下が低減される。

次に、発光モジュールの断面形状と照度分布との関係について説明する。図９（ａ）は、本実施の形態に係る発光モジュールの断面図、図９（ｂ）は、ドーム型の発光モジュールの断面図、図９（ｃ）は、ＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプの発光モジュールの断面図である。

図９（ａ）に示す発光モジュール１１０の光波長変換層１１８は、ｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４が配列されている方向と交差する方向の幅をＷ、ｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４が発する光の主方向の高さをＨとすると、Ｈ＞０．５Ｗを満たす。

図９（ｂ）に示す発光モジュール１３０の光波長変換層１３２は、ｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４が配列されている方向と交差する方向の幅をＷ、ｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４が発する光の主方向の高さをＨとすると、Ｈ＝０．５Ｗを満たす。

図９（ｃ）に示す発光モジュール１４０は、青色ＬＥＤチップ１４２と、青色ＬＥＤチップ１４２が底部に搭載された凹部に、青色ＬＥＤチップ１４２を覆うように充填された透明樹脂１４４と、透明樹脂１４４に分散された黄色蛍光体１４６と、を備える。透明樹脂１４４の厚みは約０．４ｍｍである。

図１０は、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す発光モジュールのそれぞれの照度分布を示す図である。

図１０に示すラインＬ１１は、図９（ｃ）に示すＳＭＤタイプの発光モジュールの照度分布であり、発光モジュールの正面の照度が高く、照射角が大きくなるほど（正面から大きく傾いた方向になるほど）照度が急激に低下する。つまり、発光モジュール１４０は、照射光の指向性が非常に高いものである。

図１０に示すラインＬ１２は、図９（ｂ）に示す発光モジュール１３０の照度分布であり、発光モジュール１４０と比較して照射角が大きくなった際の照度の低下は軽減されている。しかしながら、なお改善の余地がある。

一方、図１０に示すラインＬ１３は、図９（ａ）に示す発光モジュール１１０の照度分布である。発光モジュール１１０の光波長変換層１１８は、複数のｎＵＶ−ＬＥＤチップ１４を被覆するように構成されており、発光モジュール１１０の正面の第１照射領域（照射角０度）に向かう光の光度よりも、発光モジュール１１０の正面と隣接する発光モジュール１１０の正面との間の第２照射領域（照射角±６０度）に向かう光の光度が大きくなるように構成された出射面１１８ａを有する。これにより、第２照射領域に向かう光の光束を増加させることができる。

次に、上述の発光モジュール１１０を複数備えた照明装置の特性について説明する。以下では、発光モジュール１１０と同様の２つのライン状の発光モジュールを備えた照明装置における照射性能について測定した結果に基づいて説明するが、照射性能の傾向は図１に示す照明装置１０と同様である。

図１１（ａ）は、照明装置２００の上面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における照明装置２００のＢ−Ｂ断面図である。

照明装置２００は、幅Ｗ’が５０ｍｍ、長さＬ’が１６０ｍｍ、高さＨ’が１５ｍｍの筐体２０２の底部に、長さＬが１５０ｍｍの２つの発光モジュール２１０が搭載されている。発光モジュール２１０同士の間隔Ｇは２０ｍｍである。また、発光モジュール２１０の発光側正面の筐体開口部であって、光波長変換層１１８から離間した位置には、透過率が６０％の拡散板２０４が装着されている。これにより、より輝度むらの少ない照明装置を実現できる。

このような構成の照明装置２００において、光波長変換層１１８の発光素子が発する光の主方向の高さＨが異なる場合の拡散板２０４の出射面２０４ａでの輝度分布を測定した。

図１２（ａ）は、Ｈが１０ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図、図１２（ｂ）は、Ｈが７．５ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図、図１２（ｃ）は、Ｈが５ｍｍの発光モジュールを備えた照明装置の拡散板出射面の輝度分布を示す図である。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、輝度が最大の領域を１とした場合の輝度の最大値と輝度の最小値との差は０．０３６〜０．０６３程度と非常に小さく抑えられている。これにより、少なくとも光波長変換層１１８の幅Ｗが１０ｍｍ、高さＨが５ｍｍ〜１０ｍｍ以上であれば、つまり、Ｈ＞０．５Ｗを満たすことで、拡散板２０４の出射面２０４ａでの輝度の均斉度が０．８以上を実現できることが分かる。好ましくは、高さＨが６．５ｍｍ〜８．５ｍｍの範囲、つまり、Ｈ≧０．６５を満たすとよい。ここで、均斉度とは、発光面における輝度の最大値と輝度の最小値との比率と捉えることができる。あるいは、発光面の輝度の最大値に対する発光面の平均輝度の比率と捉えてもよい。

このように、本実施の形態に係る照明装置２００においては、複数の発光モジュール２１０は、ある発光モジュール２１０から第２照射領域（図１１（ｂ）に示す領域Ｒ２）に向かう光と隣接する光源から第２照射領域に向かう光とによって、第１照射領域（図１１（ｂ）に示す領域Ｒ１）と第２照射領域との輝度の差が緩和されるように構成されている。そのため、拡散板２０４の出射面２０４ａ側の輝度むらも低減される。

これにより、ある程度間隔を広げて複数のライン状の発光モジュールを配列しても、輝度（照度）むらの少ない照明装置を実現できる。また、発光モジュール同士の間隔がある程度広いため、放熱性がよく、出力の高い発光モジュールを用いることで明るい照明装置を実現できる。

また、複数の光源は、透過部材の出射面での輝度の均斉度が０．６以上となるように構成されていてもよい。これにより、発光素子が少なく、重量、サイズ、コストでより優位な輝度むらの少ない照明装置を実現できる。

本実施の形態に係る照明装置においては、幅が１５０〜２５０ｍｍ程度、長さが２５０〜３５０ｍｍ程度の大型で高光束な発光面を実現できる。また、発光モジュールの間隔も１０〜３０ｍｍ程度と広げられるため、放熱性がよく、ヒートシンクや他の放熱機構を省略あるいは簡素化できるため、軽量化や装置の薄型化にも寄与する。また、発光モジュールの実装密度が低く、照明装置自体の昇温が抑えられるため、筐体に低コストな樹脂を採用することができ、軽量化によるハンドリングや運搬性の向上も図られる。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０照明装置、１４ｎＵＶ−ＬＥＤチップ、１６ワイヤー、２０第１の層、２１第１の樹脂層、２４赤色蛍光体、２８第２の樹脂層、３０黄色蛍光体、３２青色蛍光体、５０筐体、５２底板、１１０発光モジュール、１１２基板、１１８光波長変換層、１１８ａ出射面、１２０第１の層、１２２第２の層、１２４透明層、１２６緑色蛍光体、１３０発光モジュール、１３２光波長変換層、１４０発光モジュール、２００照明装置、２０２筐体、２０４拡散板、２０４ａ出射面、２１０発光モジュール、Ｒ１，Ｒ２領域。

Claims

間隔をおいて配列されているライン状の複数の光源と、
前記複数の光源の正面側に配置されている透過部材と、を備えた照明装置であって、
前記光源は、
複数の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が発する光により励起され可視光を発する光波長変換層と、を有し、
前記光波長変換層は、
前記複数の半導体発光素子を一体的にかつライン状に被覆するように構成されており、
該光源の正面の第１照射領域に向かう光の光度よりも、該光源の正面と隣接する光源の正面との間の第２照射領域に向かう光の光度が大きくなるように構成された出射面を有し、
前記複数の光源は、該光源から前記第２照射領域に向かう光と前記隣接する光源から前記第２照射領域に向かう光とによって、前記第１照射領域と前記第２照射領域との輝度の差が緩和されるように構成されている、
ことを特徴とする照明装置。
前記透過部材は、前記光波長変換層から離間した位置に設けられている拡散板であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記複数の光源は、前記透過部材の出射面での輝度の均斉度が０．６以上となるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記光波長変換層は、前記半導体発光素子が配列されている方向と交差する方向の幅をＷ、前記半導体発光素子が発する光の主方向の高さをＨとすると、Ｈ＞０．５Ｗを満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
前記半導体発光素子は、発光スペクトルのピークが３５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域にある紫外線又は短波長可視光を発し、
前記光波長変換層は、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する第１の蛍光体と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第１の蛍光体が発光する可視光とは異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体と、を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
前記半導体発光素子は、紫外線又は短波長可視光を発し、
前記光波長変換層は、
第１の層と、前記第１の層を挟んで前記発光素子と反対側に設けられた第２の層と、を有し、
前記第１の層および前記第２の層は全体として、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および青色蛍光体を含み、
前記第１の層は、前記赤色蛍光体および前記緑色蛍光体を含み、
前記第２の層は、前記黄色蛍光体および前記青色蛍光体を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。