JP7011302B2

JP7011302B2 - LED light source device, manufacturing method of LED light source device and spotlight

Info

Publication number: JP7011302B2
Application number: JP2017247246A
Authority: JP
Inventors: 實榎本; 正城麻奥
Original assignee: 丸茂電機株式会社
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019114666A

Description

本発明は、ＬＥＤ光源装置、ＬＥＤ光源装置の製造方法およびスポットライトに関する。 The present invention relates to an LED light source device , a method for manufacturing the LED light source device, and a spotlight.

従来、複数のＬＥＤチップを基板上に配置し、当該複数のＬＥＤチップを蛍光体層で覆ったＬＥＤ光源装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。 Conventionally, there is known an LED light source device in which a plurality of LED chips are arranged on a substrate and the plurality of LED chips are covered with a phosphor layer (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７－８１２３４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-81234

しかしながら、従来技術では、たとえば、基板上に配置した複数の青色ＬＥＤチップのうち、一部の青色ＬＥＤチップをそのまま青色で発光させ、他の青色ＬＥＤチップに蛍光体層を載せて白色で発光させる場合に、青色を発光させるためのＬＥＤチップの照射光により、隣接するＬＥＤチップの蛍光体層が励起されてしまい、白色を発光させるためのＬＥＤチップを発光させていない場合でも、白色の発光が生じてしまうという問題があった。 However, in the prior art, for example, among a plurality of blue LED chips arranged on a substrate, some of the blue LED chips emit light in blue as they are, and a phosphor layer is placed on the other blue LED chips to emit light in white. In this case, the irradiation light of the LED chip for emitting blue light excites the phosphor layer of the adjacent LED chip, and even if the LED chip for emitting white light is not emitted, white light emission is emitted. There was a problem that it would occur.

本発明は、同一の波長の光を放射する複数のＬＥＤチップを用いて、異なる複数の色の光を適切に照射可能なＬＥＤ光源装置、ＬＥＤ光源装置の製造方法およびスポットライトを提供することを目的とする。 The present invention provides an LED light source device , a method for manufacturing an LED light source device, and a spotlight capable of appropriately irradiating light of a plurality of different colors by using a plurality of LED chips that emit light of the same wavelength. The purpose.

本発明に係るＬＥＤ光源装置は、実装基板上に二次元状に表面実装された複数のＬＥＤチップを備えたＬＥＤ光源装置において、前記複数のＬＥＤチップは同一の波長の光を照射するＬＥＤチップであり、前記複数のＬＥＤチップのうち一部のＬＥＤチップの上方には、蛍光体を含む蛍光体層が形成され、前記複数のＬＥＤチップのうち、上方に前記蛍光体層が形成されているＬＥＤチップはダム材で囲われておらず、上方に前記蛍光体層が形成されていないＬＥＤチップのみがダム材で囲われており、前記複数のＬＥＤチップは、前記蛍光体層の有無および／または前記蛍光体層に含まれる前記蛍光体の種類に応じて、異なる複数の波長の光を外部にそれぞれ照射する。 The LED light source device according to the present invention is an LED light source device including a plurality of LED chips two-dimensionally surface-mounted on a mounting substrate, wherein the plurality of LED chips are LED chips that irradiate light of the same wavelength. An LED in which a phosphor layer containing a phosphor is formed above some of the LED chips among the plurality of LED chips, and the phosphor layer is formed above the plurality of LED chips . The chip is not surrounded by the dam material, and only the LED chip on which the phosphor layer is not formed is surrounded by the dam material, and the plurality of LED chips have the presence or absence of the phosphor layer and the presence or absence of the phosphor layer. / Or, light of a plurality of different wavelengths is irradiated to the outside depending on the type of the phosphor contained in the phosphor layer.

上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数のＬＥＤチップのうち、上方に前記蛍光体層が形成されていないＬＥＤチップのみを発光させることが可能なように構成することができる。 In the LED light source device, among the plurality of LED chips, only the LED chip on which the phosphor layer is not formed can be configured to emit light .

上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数のＬＥＤチップは、青色の波長の光を照射する複数の青色ＬＥＤチップ、またはＵＶＡを照射するＬＥＤチップであるように構成することができる。 In the LED light source device, the plurality of LED chips can be configured to be a plurality of blue LED chips that irradiate light having a blue wavelength, or an LED chip that irradiates UVA.

上記ＬＥＤ光源装置において、前記複数のＬＥＤチップは、前記蛍光体層の有無または前記蛍光体層に含まれる前記蛍光体の種類に応じて、少なくとも青色、赤色、および緑色の波長の光を外部に照射する、または、少なくとも青色、赤色、および緑色の波長の光と、蛍光体によりアンバー色および／若しくは白色の波長の光とを外部に照射するように構成することができる。 In the LED light source device, the plurality of LED chips emit light having at least blue, red, and green wavelengths to the outside depending on the presence or absence of the phosphor layer or the type of the phosphor contained in the phosphor layer. It can be configured to irradiate , or at least emit light of wavelengths blue, red, and green, and light of amber and / or white wavelengths by means of a phosphor to the outside .

本発明に係るＬＥＤ光源装置の製造方法は、上記ＬＥＤ光源装置の製造方法であって、前記複数のＬＥＤチップを搭載した後に、前記ダム材を形成する。 The method for manufacturing an LED light source device according to the present invention is the method for manufacturing the LED light source device, in which the dam material is formed after the plurality of LED chips are mounted.

本発明に係るスポットライトは、上記ＬＥＤ光源装置と、前記ＬＥＤ光源装置を収納する光源筐体と、前記光源筐体からの光を集光して外部に出射する集光レンズと、前記光源筐体と前記集光レンズとの相対距離を可変とする位置調整機構とを備える。 The spotlight according to the present invention includes the LED light source device, a light source housing that houses the LED light source device, a condensing lens that collects light from the light source housing and emits it to the outside, and the light source housing. It is provided with a position adjusting mechanism that makes the relative distance between the body and the light source lens variable.

本発明によれば、同一の波長の光を放射する複数のＬＥＤチップを用いて、異なる複数の色の光を適切に照射することができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately irradiate light of a plurality of different colors by using a plurality of LED chips that emit light of the same wavelength.

本実施形態に係るＬＥＤ光源装置の平面図である。It is a top view of the LED light source device which concerns on this embodiment. 図１に示すＬＥＤ光源装置のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line of the LED light source apparatus shown in FIG. 図１に示すＬＥＤ光源装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the LED light source device shown in FIG. 1. 図１に示すＩＶ部分の拡大図である。It is an enlarged view of the IV part shown in FIG. 太陽光の周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum of sunlight. ＬＥＤ光源装置の比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the LED light source device. 従来のＬＥＤ光源装置（比較例）の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum of the conventional LED light source apparatus (comparative example). 本実施形態に係るＬＥＤ光源装置（実施例）の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum of the LED light source apparatus (Example) which concerns on this embodiment. ＬＥＤチップの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement example of the LED chip. ＬＥＤチップの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement example of the LED chip. 本実施形態に係るスポットライト照明装置の構成図である。It is a block diagram of the spotlight lighting apparatus which concerns on this embodiment.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

≪ＬＥＤ光源装置≫
図１は、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１の平面図である。また、図２は、図１に示すＬＥＤ光源装置１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は、図１に示すＬＥＤ光源装置１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１は、図１～３に示すように、実装基板４１と、実装基板４１の上面に形成された絶縁層４２と、絶縁層４２の上面に形成された配線層４３と、白色保護層４４と、複数のＬＥＤチップ４６と、蛍光体層４７と、透光性樹脂層４８と、ダム材５１とを備えている。 ≪LED light source device≫
FIG. 1 is a plan view of the LED light source device 1 according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the LED light source device 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the LED light source device 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 to 3, the LED light source device 1 according to the present embodiment includes a mounting board 41, an insulating layer 42 formed on the upper surface of the mounting board 41, and a wiring layer formed on the upper surface of the insulating layer 42. It includes 43, a white protective layer 44, a plurality of LED chips 46, a phosphor layer 47, a translucent resin layer 48, and a dam material 51.

実装基板４１は、熱伝導性および電気特性に優れる表面が金属からなる板材であり、例えば表面が銅やアルミニウムからなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体）や銅やアルミニウムから構成される金属板（例えば、０．５～２．００ｍｍ厚）により構成される。ガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料は、特に放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じることとなるので好ましくない。 The mounting substrate 41 is a plate material having a surface made of metal and having excellent thermal conductivity and electrical characteristics. For example, the mounting substrate 41 is made of three types of copper plates having a water-cooled structure (upper plate, middle plate, and lower plate) having a surface made of copper or aluminum. It is composed of a laminated structure) and a metal plate made of copper or aluminum (for example, 0.5 to 2.00 mm thick). A material having low thermal conductivity, such as a glass epoxy resin, is not preferable because it causes a donut phenomenon in which the amount of light in the center of light emission, which deteriorates heat dissipation, is particularly reduced.

実装基板４１の上には、絶縁層４２および配線層４３が形成されている。絶縁層４２は、実装基板４１と配線層４３とを電気絶縁するための層であり、ガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を主要な成分として構成することができる。なお、ガラスエポキシ樹脂は熱伝導性が低い（たとえば１Ｗ／ｍＫ程度）ため、フィラーを加えることで、熱伝導性を高める（たとえば１０～２０Ｗ／ｍＫ程度）とすることができる。また、絶縁層４２を、シリコーン樹脂などの有機樹脂を主成分として構成することもできる。また、絶縁層４２上の必要位置に配線層４３が形成される。配線層４３は、銅箔などの金属膜である。なお、配線層４３は、図示しない電源および制御装置と電気的に接続されている。 An insulating layer 42 and a wiring layer 43 are formed on the mounting board 41. The insulating layer 42 is a layer for electrically insulating the mounting substrate 41 and the wiring layer 43, and can be composed of a glass epoxy resin or a polyimide resin as a main component. Since the glass epoxy resin has low thermal conductivity (for example, about 1 W / mK), the thermal conductivity can be increased (for example, about 10 to 20 W / mK) by adding a filler. Further, the insulating layer 42 may be composed of an organic resin such as a silicone resin as a main component. Further, the wiring layer 43 is formed at a required position on the insulating layer 42. The wiring layer 43 is a metal film such as copper foil. The wiring layer 43 is electrically connected to a power supply and a control device (not shown).

本実施形態では、公知の銅箔付き絶縁樹脂シート（たとえば、絶縁層４２となるガラスエポキシ樹脂と、配線層４３となる銅箔とが予め積層されたシート）を、実装基板４１の上にラミネートすることで、実装基板４１上に絶縁層４２および配線層４３を積層することができる。また、配線層４３は、積層された銅箔付き絶縁樹脂シートの銅箔を、フォトエッチングすることにより不要な部分を取り除くことで、配線層４３として形成される。なお、図１においては、配線層４３の図示は省略している。 In the present embodiment, a known insulating resin sheet with a copper foil (for example, a sheet in which a glass epoxy resin to be an insulating layer 42 and a copper foil to be a wiring layer 43 are previously laminated) is laminated on a mounting substrate 41. By doing so, the insulating layer 42 and the wiring layer 43 can be laminated on the mounting board 41. Further, the wiring layer 43 is formed as the wiring layer 43 by removing unnecessary portions by photo-etching the copper foil of the laminated insulating resin sheet with the copper foil. In FIG. 1, the wiring layer 43 is not shown.

白色保護層４４は、配線層４３を保護するとともに、反射材としての役割も奏する。白色保護層４４として、シリコーン樹脂を主成分とした白色有機樹脂を用いることができる。また、白色保護層４４として、ガラスエポキシ樹脂やポリアミド樹脂を主要な成分とし、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛、アルミナなどの白色無機顔料を含む構成とすることもできる。 The white protective layer 44 protects the wiring layer 43 and also plays a role as a reflective material. As the white protective layer 44, a white organic resin containing a silicone resin as a main component can be used. Further, the white protective layer 44 may be configured to contain a glass epoxy resin or a polyamide resin as a main component and a white inorganic pigment such as titanium oxide (TiO ₂ ), zinc oxide or alumina.

ＬＥＤチップ４６は、同一の波長の光を照射する表面実装型ベアＬＥＤチップである。たとえば、本実施形態では、同一の波長の青色光を照射する、同一仕様の窒化ガリウム系（ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ）のＬＥＤチップを用いている。ただし、ＬＥＤチップ４６は、同一の波長の光を照射するものであり、かつ、後述する蛍光体層４７に含まれる蛍光体を励起できるものであれば特に限定されず、たとえば、紫外線、特にＵＶＡを照射するＬＥＤチップを用いることもできる。また、本実施形態では、多数個のＬＥＤチップ４６がｎ行×ｍ列（例えば、６直列×７並列、５直列×４並列）に二次元状に配置され、所謂ＣＯＢ（Chip On Board）実装されている。高輝度を実現するために、ＬＥＤチップ４６は、例えば最大定格電流３００ｍＡ以上、好ましくは最大定格電流４００ｍＡ以上、さらに好ましくは最大定格電流５００ｍＡ以上のＬＥＤチップを使用する。ＬＥＤチップ４６の大きさは、３～５ｍｍ四方以下（好ましくは１．５ｍｍ四方以下）であり、全て同一の仕様である。なお、たとえ同一仕様であり同一の製品番号（型式）のＬＥＤチップであっても、製品ごとに照射する光の周波数には微差が生じる。そのため、本発明における「同一の波長の光」とは、全く同一の波長の光という意味ではなく、略同一の色の光とみなせる一定の波長帯域内の光を照射するものとして製造されたＬＥＤチップであればよく、たとえば、このような同一の波長の光を照射する青色ＬＥＤチップの例として、４４０～４６５ｎｍの周波数帯域内の光を照射するＬＥＤチップが挙げられる。 The LED chip 46 is a surface mount type bare LED chip that irradiates light having the same wavelength. For example, in this embodiment, a gallium nitride based (GaN, AlGaN, InGaN) LED chip having the same specifications, which irradiates blue light having the same wavelength, is used. However, the LED chip 46 is not particularly limited as long as it irradiates light having the same wavelength and can excite the phosphor contained in the phosphor layer 47 described later. For example, ultraviolet rays, particularly UVA. It is also possible to use an LED chip that irradiates the light. Further, in the present embodiment, a large number of LED chips 46 are arranged two-dimensionally in n rows × m columns (for example, 6 series × 7 parallels, 5 series × 4 parallels), and is mounted on a so-called COB (Chip On Board). Has been done. In order to realize high brightness, the LED chip 46 uses, for example, an LED chip having a maximum rated current of 300 mA or more, preferably a maximum rated current of 400 mA or more, and more preferably a maximum rated current of 500 mA or more. The size of the LED chip 46 is 3 to 5 mm square or less (preferably 1.5 mm square or less), and all have the same specifications. Even if the LED chips have the same specifications and the same product number (model), there will be a slight difference in the frequency of the light emitted for each product. Therefore, "light of the same wavelength" in the present invention does not mean light of exactly the same wavelength, but is manufactured to irradiate light within a certain wavelength band that can be regarded as light of substantially the same color. Any chip may be used. For example, an example of such a blue LED chip that irradiates light of the same wavelength includes an LED chip that irradiates light in a frequency band of 440 to 465 nm.

図２および図３に示すように、複数のＬＥＤチップ４６のうち一部のＬＥＤチップの上面には、蛍光体が含まれる蛍光体層４７が積層される。本実施形態では、ＬＥＤチップ４６の上に蛍光体層４７のシートを貼付することで、ＬＥＤチップ４６の上に蛍光体層４７を積層することができる。蛍光体層４７は、たとえばエポキシ系やシリコーン系樹脂からなる透明の樹脂層に、蛍光体を混入したものである。蛍光体層４７に含まれる蛍光体には複数種類あり、本実施形態では、青色ＬＥＤチップ４６から照射される光で励起して緑色の周波数帯域の光を発光する蛍光体を含む蛍光体層４７_１と、青色ＬＥＤチップ４６から照射される光で励起して赤色の周波数帯域の光を発光する蛍光体を含む蛍光体層４７_２と、青色ＬＥＤチップ４６から照射される光で励起して白色の周波数帯域の光を発光する蛍光体を含む蛍光体層４７_３とを有する。また、本実施形態では、蛍光体層４７をＬＥＤチップ４６の上面に積層することで、蛍光体で生じた熱を、ＬＥＤチップ４６を介して外部に放出することができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, a phosphor layer 47 containing a phosphor is laminated on the upper surface of some of the LED chips 46 among the plurality of LED chips 46. In the present embodiment, the fluorescent material layer 47 can be laminated on the LED chip 46 by attaching the sheet of the fluorescent material layer 47 on the LED chip 46. The phosphor layer 47 is a transparent resin layer made of, for example, an epoxy-based or silicone-based resin mixed with a phosphor. There are a plurality of types of phosphors contained in the phosphor layer 47, and in the present embodiment, the phosphor layer 47 including a phosphor that is excited by the light emitted from the blue LED chip 46 to emit light in the green frequency band. ₁ and a phosphor layer ₄₇₂ containing a phosphor that is excited by the light emitted from the blue LED chip 46 to emit light in the red frequency band, and is excited by the light emitted from the blue LED chip 46 to be white. It has a phosphor layer ₄₇₃ including a phosphor that emits light in the frequency band of. Further, in the present embodiment, by laminating the phosphor layer 47 on the upper surface of the LED chip 46, the heat generated by the phosphor can be released to the outside via the LED chip 46.

図４は、図１のＩＶ部分の拡大図である。本実施形態では、図４に示すように、各ＬＥＤチップ４６の周囲を囲うようにダム材５１が設けられている。ダム材５１は、たとえば白色フィラー含有樹脂により構成することができる。本実施形態では、ＬＥＤチップ４６のボンディング処理を施した後に、ダム材５１が白色保護層４４の上に形成される。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ４６をフリップチップ実装によりボンディングしているが、この構成に限定されず、たとえばワイヤーボンディングによりＬＥＤチップ４６をボンディングすることもできる。 FIG. 4 is an enlarged view of the IV portion of FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a dam material 51 is provided so as to surround the periphery of each LED chip 46. The dam material 51 can be made of, for example, a white filler-containing resin. In the present embodiment, after the LED chip 46 is bonded, the dam material 51 is formed on the white protective layer 44. In the present embodiment, the LED chip 46 is bonded by flip-chip mounting, but the present invention is not limited to this configuration, and the LED chip 46 can also be bonded by wire bonding, for example.

ダム材５１の幅は、特に限定されないが、ＬＥＤ光源装置１の光量を高めるために、たとえば図４に示す幅Ｗ１～Ｗ４を０．３～１．２ｍｍ、より好ましくは０．３～０．８ｍｍとなるように形成することができる。また、ダム材５１で囲まれる開口部の大きさも、特に限定されないが、たとえば図４に示すＷ５およびＷ６を、１．０～２．０ｍｍ、より好ましくは１．２～１．６ｍｍとなるように形成することができる。さらに、ダム材５１の高さも、特に限定されないが、たとえば０．２～１．０ｍｍとすることができ、より好ましくは０．３～０．５ｍｍとなるように形成することができる。 The width of the dam material 51 is not particularly limited, but in order to increase the amount of light of the LED light source device 1, for example, the widths W1 to W4 shown in FIG. 4 are 0.3 to 1.2 mm, more preferably 0.3 to 0. It can be formed to be 8 mm. Further, the size of the opening surrounded by the dam material 51 is also not particularly limited, but for example, W5 and W6 shown in FIG. 4 are set to 1.0 to 2.0 mm, more preferably 1.2 to 1.6 mm. Can be formed into. Further, the height of the dam material 51 is also not particularly limited, but can be, for example, 0.2 to 1.0 mm, and more preferably 0.3 to 0.5 mm.

本実施形態では、図２および図３に示すように、ダム材５１を形成した後に、ダム材５１内に、透光性樹脂が充填され、透光性樹脂層４８が形成される。透光性樹脂層４８は、たとえばエポキシ系やシリコーン系の透明樹脂により構成されており、蛍光体は含まれていない。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, after the dam material 51 is formed, the dam material 51 is filled with a translucent resin to form a translucent resin layer 48. The translucent resin layer 48 is made of, for example, an epoxy-based or silicone-based transparent resin, and does not contain a phosphor.

なお、以下においては、図１～３に示すように、ダム材５１で囲われた個別の領域のうち、緑色を発光する蛍光体層４７_１が積層されたＬＥＤチップ４６を含む領域を、緑色発光領域４５_１と称す。同様に、ダム材５１で囲われた個別の領域のうち、赤色を発光する蛍光体層４７_２が積層されたＬＥＤチップ４６を含む領域を赤色発光領域４５_２と称し、白色を発光する蛍光体層４７_３が積層されたＬＥＤチップ４６を含む領域を白色発光領域４５_３と称す。また、ダム材５１で囲われた個別の領域であり、蛍光体層４７が積層されていないＬＥＤチップ４６を含む領域を青色発光領域４５_４と称す。ＬＥＤ光源装置１は、これら４種の発光領域４５_１～４５_４において緑、赤、白および青の４色の光を発光することで、所望する色の光を適切に発色させることができる。 In the following, as shown in FIGS. ₁ to 3, among the individual regions surrounded by the dam material 51, the region including the LED chip 46 on which the phosphor layer 471 that emits green light is laminated is green. It is referred to as a light emitting region 45 ₁ . Similarly, among the individual regions surrounded by the dam material 51, the region including the LED chip 46 on which the phosphor layer ₄₇₂ that emits red light is laminated is referred to as the red light emitting region ₄₅₂ , and the phosphor that emits white light. The region including the LED chip 46 on which the layers 47 ₃ are laminated is referred to as a white light emitting region 45 ₃ . Further, a region surrounded by the dam material 51 and including the LED chip 46 on which the phosphor layer 47 is not laminated is referred to as a blue light emitting region ₄₅₄ . The LED light source device ₁ can appropriately develop a desired color of light by emitting _four colors of light of green, red, white, and blue in these four types of light emitting regions 451 to 454.

すなわち、本実施形態では、発光領域４５_４のＬＥＤチップ４６のみを発光させて青色を発色させる場合でも、ダム材５１により、発光領域４５_４に隣接する蛍光体層４７の蛍光体が励起することを有効に防止することができ、青色の光に他の色の光が混ざることを防止することができる。このように、緑、赤、白および青のそれぞれの色の光を、隣接する蛍光体層４７の蛍光体を励起させることなく独自に発光させることができるため、所望する光の配色を容易とすることができる。 That is, in the present embodiment, even when only the LED chip ₄₆ of the light emitting region 454 emits light to develop a blue color, the dam material 51 excites the phosphor of the phosphor layer 47 adjacent to the light emitting region ₄₅₄ . Can be effectively prevented, and light of other colors can be prevented from being mixed with blue light. In this way, the light of each color of green, red, white, and blue can be independently emitted without exciting the phosphor of the adjacent phosphor layer 47, so that the desired color arrangement of the light can be easily performed. can do.

また、同様の理由から、照射光の演色性も高めることができる。すなわち、図５に示すように、太陽光の可視領域における周波数スペクトルは波長の起伏が少なく比較的緩やかな波形となることが知られているが、赤色の光を発光する赤色ＬＥＤチップおよび緑色の光を発光する緑色ＬＥＤチップを有する従来のＬＥＤ光源装置では、赤色周波数帯域および緑色周波数帯域において周波数スペクトルの強度が急峻なピークを有するため、演色性が低下してしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、蛍光体層４７を用いて赤色および緑色を発光させることで、可視領域における周波数スペクトルを全体的に緩やかにすることができる。その結果、ＬＥＤ光源装置１の周波数スペクトルを太陽光の周波数スペクトルに近づけることができ、演色性を向上させることができる。 Further, for the same reason, the color rendering property of the irradiation light can be improved. That is, as shown in FIG. 5, it is known that the frequency spectrum in the visible region of sunlight has a relatively gentle waveform with few wavelength undulations, but a red LED chip that emits red light and a green one. A conventional LED light source device having a green LED chip that emits light has a problem that the color playability is deteriorated because the intensity of the frequency spectrum has a steep peak in the red frequency band and the green frequency band. On the other hand, in the present embodiment, the frequency spectrum in the visible region can be relaxed as a whole by emitting red and green light using the phosphor layer 47. As a result, the frequency spectrum of the LED light source device 1 can be brought closer to the frequency spectrum of sunlight, and the color rendering property can be improved.

≪実施例≫
本発明の効果を説明するために、発明者は、図６（Ａ）に示すように、青色ＬＥＤチップ４６の隣に赤色蛍光体層４７_２を設けたＬＥＤ光源装置（比較例）を試作した。また、図示していないが、発明者は、青色ＬＥＤチップ４６の隣に赤色蛍光体層４７_２を設け、さらに、本実施形態のように、青色ＬＥＤチップ４６をダム材５１で囲ったＬＥＤ光源装置（実施例）を試作した。なお、当該比較例および実施例においては、同一の周波数の光を放射する青色ＬＥＤチップ４６のみを配置し、かつ、赤色蛍光体層４７_２の下にはＬＥＤチップは配置していない。 << Example >>
In order to explain the effect of the present invention, as shown in FIG. 6A, the inventor has prototyped an LED light source device (comparative example) in which a red phosphor layer 472 is provided _next to a blue LED chip 46. .. Further, although not shown, the inventor provided a red phosphor layer 472 _next to the blue LED chip 46, and further, as in the present embodiment, an LED light source in which the blue LED chip 46 is surrounded by a dam material 51. An apparatus (example) was prototyped. In the comparative example and the embodiment, only the blue LED chip 46 that emits light of the same frequency is arranged, and the LED chip is not arranged under the red phosphor layer ₄₇₂ .

図６（Ｂ）に示すように、比較例においては、青色ＬＥＤチップ４６を発光させた場合に、赤色蛍光体層４７_２が隣接する青色ＬＥＤチップ４６の光により励起し、赤色蛍光体層４７_２からも赤色の光が放射されてしまう。そのため、比較例のＬＥＤ光源装置から照射される光は、図７に示すように、赤色の周波数帯域（６００ｎｍ付近）において強度が高くなり、赤みを含んだ青色の光となってしまう。なお、図７は、従来のＬＥＤ光源装置（比較例）の周波数スペクトルを示す図である。 As shown in FIG. 6B, in the comparative example, when the blue LED chip 46 is made to emit light, the red phosphor layer ₄₇₂ is excited by the light of the adjacent blue LED chip 46, and the red phosphor layer 47 is excited. Red light is also emitted from ₂ . Therefore, as shown in FIG. 7, the light emitted from the LED light source device of the comparative example has high intensity in the red frequency band (near 600 nm), and becomes blue light including redness. Note that FIG. 7 is a diagram showing a frequency spectrum of a conventional LED light source device (comparative example).

これに対して、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置（実施例）では、青色ＬＥＤチップ４６をダム材５１で囲っているため、図８に示すように、比較例と比べて赤色の周波数帯域（６００ｎｍ付近）における強度を抑えることができ、適切な青色の光を放射することができた。なお、図８は、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置（実施例）の周波数スペクトルを示す図である。 On the other hand, in the LED light source device (example) according to the present embodiment, since the blue LED chip 46 is surrounded by the dam material 51, as shown in FIG. 8, the red frequency band (as compared with the comparative example). The intensity at around 600 nm) could be suppressed, and an appropriate blue light could be emitted. Note that FIG. 8 is a diagram showing a frequency spectrum of the LED light source device (Example) according to the present embodiment.

以上のように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１は、実装基板４１上に二次元状に表面実装された複数のＬＥＤチップ４６を備えたＬＥＤ光源装置１において、複数のＬＥＤチップ４６は同一の波長の光を照射するＬＥＤチップであり、複数のＬＥＤチップ４６はそれぞれダム材５１で囲まれており、各ＬＥＤチップ４６がダム材５１で囲まれた各領域を発光領域４５とした場合に、複数の発光領域４５のうち少なくとも一部は、蛍光体を含む蛍光体層４７を有し、複数の発光領域４５は、蛍光体層４７の有無や蛍光体層４７に含まれる蛍光体の種類に応じて、異なる複数の波長の光をそれぞれ照射する。このように、本実施形態では、隣接するＬＥＤチップ４６の光がダム材５１により遮断されるため、ＬＥＤチップ４６の光により、隣接するＬＥＤチップ４６に積層された蛍光体層４７の蛍光体が励起してしまうことを有効に防止することができ、同一の波長の光を照射する同一仕様のＬＥＤチップを複数用いた場合でも、それぞれの発光領域４５_１～４５_４から適切な色の光を発光させることができる。これにより、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、制御装置（不図示）により様々な色の光を配色する場合でも、隣接する蛍光体層４７を励起させることなく、発光領域４５_１～４５_４から一定の波長の光を所望する強度で照射させることができるため、色の比較的容易に配色を行うことができる。 As described above, in the LED light source device 1 according to the present embodiment, the plurality of LED chips 46 are the same in the LED light source device 1 provided with the plurality of LED chips 46 two-dimensionally surface-mounted on the mounting substrate 41. It is an LED chip that irradiates light of the same wavelength, and a plurality of LED chips 46 are each surrounded by a dam material 51, and each LED chip 46 has each region surrounded by the dam material 51 as a light source region 45. At least a part of the plurality of light emitting regions 45 has a phosphor layer 47 containing a phosphor, and the plurality of light emitting regions 45 include the presence or absence of the phosphor layer 47 and the type of the phosphor contained in the phosphor layer 47. It irradiates light of a plurality of different wavelengths according to the above. As described above, in the present embodiment, the light of the adjacent LED chip 46 is blocked by the dam material 51, so that the light of the LED chip 46 causes the phosphor of the phosphor layer 47 laminated on the adjacent LED chip 46 to be generated. Excitation can be effectively prevented, and even when multiple LED chips of the same specifications that irradiate light of the same wavelength are used, light of an appropriate color is emitted from the respective light emitting regions ₄₅ ₁ to 454. It can be made to emit light. As a result, in the LED light source device 1 according to the present embodiment, even when various colors of light are arranged by the control device (not shown), the light emitting regions 45 ₁ to 45 do not excite the adjacent phosphor layer 47. Since the light having a constant wavelength from ₄ can be irradiated with a desired intensity, the colors can be arranged relatively easily.

また、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１では、同一の波長の光を照射する同一仕様のＬＥＤチップ４６のみを用いることで、ＬＥＤ光源装置１の組み立てが容易となり、製造工程の簡易化、製造コストの低減という効果を奏することもできる。特に、赤色の光および緑色の光を発色させるために、赤色の光を発光する赤色ＬＥＤチップおよび緑色の光を発光する緑色ＬＥＤチップを用いる場合には、青色の光を発光する青色ＬＥＤチップに赤色または緑色を発色するための蛍光体層を積層する場合と比べて価格が高くなるため、製造コストが高くなるという問題がある。これに対して、本実施形態では、赤色ＬＥＤチップおよび緑色ＬＥＤチップを用いずに、ＬＥＤ光源装置１を製造することができるため、ＬＥＤ光源装置１の製造コストを低くすることができる。また、赤色ＬＥＤチップおよび緑色ＬＥＤチップを用いる場合には、可視領域のうち赤色周波数帯域および緑色周波数帯域におけるスペクトル強度が急峻となる傾向があり演色性が低下するという問題が生じるが、本実施形態では、赤色ＬＥＤチップおよび緑色ＬＥＤチップを用いずに、蛍光体層４７を用いて赤色および緑色を発光させることで、可視領域における周波数スペクトルが緩やかとなり、その結果、ＬＥＤ光源装置１の演色性を向上させることができる。 Further, in the LED light source device 1 according to the present embodiment, by using only the LED chips 46 having the same specifications for irradiating light of the same wavelength, the LED light source device 1 can be easily assembled, and the manufacturing process can be simplified and manufactured. It can also have the effect of reducing costs. In particular, when a red LED chip that emits red light and a green LED chip that emits green light are used to develop red light and green light, the blue LED chip that emits blue light is used. There is a problem that the manufacturing cost is high because the price is high as compared with the case where the phosphor layer for developing red or green color is laminated. On the other hand, in the present embodiment, since the LED light source device 1 can be manufactured without using the red LED chip and the green LED chip, the manufacturing cost of the LED light source device 1 can be reduced. Further, when the red LED chip and the green LED chip are used, there is a problem that the spectral intensity in the red frequency band and the green frequency band in the visible region tends to be steep and the color playability is deteriorated. Then, by emitting red and green light using the phosphor layer 47 without using the red LED chip and the green LED chip, the frequency spectrum in the visible region becomes gentle, and as a result, the color playability of the LED light source device 1 is improved. Can be improved.

なお、上述した実施形態では、全てのＬＥＤチップ４６がダム材５１で囲まれている構成を例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、蛍光体層４７が積層されていないＬＥＤチップ４６のみをダム材５１で囲う構成とすることもできる。蛍光体層４７の蛍光体が隣接するＬＥＤチップ４６の照射光で励起される場合に特に問題となるのは、隣接するＬＥＤチップ４６が蛍光体層４７が積層されていないＬＥＤチップ４６である場合である。そのため、蛍光体層４７が積層されていないＬＥＤチップ４６のみをダム材５１で囲う構成とすることで、蛍光体層４７の蛍光体が隣接するＬＥＤチップ４６の照射光で励起されることに起因する上記問題を大部分解決することができるとともに、ＬＥＤ光源装置の製造コストを低減することもできる。 In the above-described embodiment, the configuration in which all the LED chips 46 are surrounded by the dam material 51 has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and for example, an LED in which the phosphor layer 47 is not laminated is described. It is also possible to surround only the chip 46 with the dam material 51. A particular problem when the phosphor of the phosphor layer 47 is excited by the irradiation light of the adjacent LED chip 46 is that the adjacent LED chip 46 is an LED chip 46 on which the phosphor layer 47 is not laminated. Is. Therefore, by surrounding only the LED chip 46 on which the phosphor layer 47 is not laminated with the dam material 51, the phosphor of the phosphor layer 47 is excited by the irradiation light of the adjacent LED chip 46. Most of the above problems can be solved, and the manufacturing cost of the LED light source device can be reduced.

また、上述した実施形態では、複数のＬＥＤチップ４６が格子状に配置されている構成を例示したが、ＬＥＤチップ４６は二次元状に配置されていれば特に限定されず、たとえば、図９に示すように、緑色発光領域４５_１、赤色発光領域４５_２、白色発光領域４５_３、青色発光領域４５_４、およびアンバー色を発光する蛍光体層が積層されたＬＥＤチップ４６を含むアンバー色発光領域４５_５が配置された六角形領域６０を稠密配置する構成とすることができる。また、図１０に示すように、緑色発光領域４５_１、赤色発光領域４５_２、および青色発光領域４５_４を同心円上に配置する構成とすることもできる。なお、図９および図１０では、上述したように、蛍光体層４７が積層されていないＬＥＤチップ４６のみをダム材５１で囲う構成としている。すなわち、緑色発光領域４５_１、赤色発光領域４５_２、白色発光領域４５_３、アンバー色発光領域４５_５がダム材５１で囲われていない構成としている。 Further, in the above-described embodiment, a configuration in which a plurality of LED chips 46 are arranged in a grid pattern is exemplified, but the LED chips 46 are not particularly limited as long as they are arranged in a two-dimensional shape. For example, FIG. 9 shows. As shown, an amber light emitting region including a green light emitting region 45 ₁ , a red light emitting region 45 ₂ , a white light emitting region 45 ₃ , a blue light emitting region 45 ₄ , and an LED chip 46 on which an amber light emitting phosphor layer is laminated. The hexagonal region ₆₀ in which the 455 is arranged can be densely arranged. Further, as shown in FIG. 10, the green light emitting region ₄₅ ₁ , the red light emitting region ₄₅₂ , and the blue light emitting region 454 may be arranged concentrically. In addition, in FIGS. 9 and 10, as described above, only the LED chip 46 on which the phosphor layer 47 is not laminated is surrounded by the dam material 51. That is, the green light emitting region 45 ₁ , the red light emitting region _{452, the white light emitting region 45 3} _, and the amber color light emitting region ₄₅₅ are not surrounded by the dam material 51.

≪スポットライト照明装置≫
次に、本実施形態に係るスポットライト照明装置３０について説明する。図１１は、本実施形態に係るスポットライト照明装置３０の構成図である。光源となるＬＥＤ光源装置１は、ヒートシンク３１の中心部に配置されている。光源筐体３４の側面に設けられた開口にはＬＥＤ光源装置１からの照射光を絞る集光レンズ３２が配設されている。集光レンズ３２は、例えば光源側がフロスト加工された集光レンズであり、集光レンズ３２の手前にある仮想焦点Ｆよりも集光レンズに近い位置に配置されたＬＥＤ光源装置１からの照射光を拡大して被照射物に向けて照射する。ヒートシンク３１は、位置調整機構３５に搭載されており、集光レンズ３２との距離を調整することが可能になっている。例えば位置調整機構３５により集光レンズ３２との距離を短くすれば広角配光が可能となり、位置調整機構３５により集光レンズ３２との距離を長くすれば狭角配光が可能となる。ＬＥＤ光源装置１の照射光の色や強度等は、光源筐体３４の下方に配置された制御装置３３により制御される。 ≪Spotlight lighting device≫
Next, the spotlight lighting device 30 according to the present embodiment will be described. FIG. 11 is a block diagram of the spotlight lighting device 30 according to the present embodiment. The LED light source device 1 serving as a light source is arranged in the center of the heat sink 31. A condenser lens 32 that narrows down the irradiation light from the LED light source device 1 is arranged in the opening provided on the side surface of the light source housing 34. The condensing lens 32 is, for example, a condensing lens whose light source side is frosted, and the irradiation light from the LED light source device 1 arranged at a position closer to the condensing lens than the virtual focal point F in front of the condensing lens 32. Is magnified and irradiated toward the object to be irradiated. The heat sink 31 is mounted on the position adjusting mechanism 35, and the distance from the condenser lens 32 can be adjusted. For example, if the distance to the condenser lens 32 is shortened by the position adjusting mechanism 35, wide-angle light distribution is possible, and if the distance to the condenser lens 32 is lengthened by the position adjustment mechanism 35, narrow-angle light distribution is possible. The color, intensity, and the like of the irradiation light of the LED light source device 1 are controlled by the control device 33 arranged below the light source housing 34.

本実施形態に係るスポットライト照明装置３０では、ＬＥＤ光源装置１の発光面が拡大されて被照射物に照射される。そのため、発光面におけるＬＥＤチップの配置パターンを工夫しないと、被照射物への照射光がまばらな多色光になるという問題が生じる。この点、本実施形態では、発光面におけるＬＥＤチップを数十ｍｍ以下、より好ましくは数ｍｍ以下の高密度実装とし、上述の配置パターンを採用することにより均一な多色光を照射できるように工夫している。 In the spotlight lighting device 30 according to the present embodiment, the light emitting surface of the LED light source device 1 is enlarged to irradiate the object to be irradiated. Therefore, if the arrangement pattern of the LED chips on the light emitting surface is not devised, there arises a problem that the irradiation light to the irradiated object becomes sparse multicolored light. In this respect, in the present embodiment, the LED chip on the light emitting surface is mounted at a high density of several tens of mm or less, more preferably several mm or less, and by adopting the above-mentioned arrangement pattern, it is devised so that uniform multicolor light can be irradiated. is doing.

以上にように、本実施形態に係るスポットライト照明装置３０によれば、白熱電球を光源とする従来のスポットライト照明装置と同様の照射光を得ることができるので、舞台、スタジオ、展示会場、宴会場などの演出空間において有効に用いることができる。 As described above, according to the spotlight lighting device 30 according to the present embodiment, it is possible to obtain the same irradiation light as the conventional spotlight lighting device using an incandescent light bulb as a light source. It can be effectively used in a production space such as a banquet hall.

以上、本開示にて幾つかの実施形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。 Although some embodiments have been described in detail in the present disclosure as merely examples, there are many modifications to the embodiments without substantially deviating from the novel teachings and advantageous effects of the present invention. Is possible.

たとえば、上述した実施形態では、ＬＥＤチップ４６の上に蛍光体層４７のシートを貼付することで、ＬＥＤチップ４６の上に蛍光体層４７を積層する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、透光性樹脂層４８に蛍光体を混ぜることで、実質的に、ＬＥＤチップ４６の上に蛍光体の層を積層することができる。また、この場合、透光性樹脂層４８のうちＬＥＤチップ４６の近傍に蛍光体を偏在させる構成とすることが好ましい。蛍光体で発生した熱をＬＥＤチップ４６を介して外部に放出することが容易となるためである。 For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the phosphor layer 47 is laminated on the LED chip 46 by pasting the sheet of the phosphor layer 47 on the LED chip 46 has been exemplified, but the configuration is limited to this configuration. Instead, for example, by mixing the fluorescent material with the translucent resin layer 48, the fluorescent material layer can be substantially laminated on the LED chip 46. Further, in this case, it is preferable that the fluorescent material is unevenly distributed in the vicinity of the LED chip 46 in the translucent resin layer 48. This is because the heat generated by the phosphor can be easily released to the outside via the LED chip 46.

また、上述した実施形態では、赤、オレンジ、黄、青、緑、紫など様々な色を配色することができるＬＥＤ光源装置１を例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、全ての発光領域４５_１～４５_４を発光させて白色の光のみを発光させるＬＥＤ光源装置とすることもできる。この場合、発光領域４５_１～４５_４の発光強度をそれぞれ調整することで、色温度の異なる白色の光を発光する構成とすることもできる。 Further, in the above-described embodiment, the LED light source device 1 capable of arranging various colors such as red, orange, yellow, blue, green, and purple has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and for example, It is also possible to use an LED light source device that emits all the light emitting regions 45 ₁ to ₄₅₄ and emits only white light. In this case, by adjusting the emission intensities of the emission regions ₄₅ ₁ to 454, it is possible to emit white light having different color temperatures.

さらに、上述した実施形態では、ＬＥＤ光源装置１が、白色を発光する蛍光体層４７_３が積層されたＬＥＤチップ４６を含む白色発光領域４５_３を有する構成を例示したが、白色発光領域４５_３に代えて、または、白色発光領域４５_３に加えて、アンバー色を発光する蛍光体層４７_４が積層されたＬＥＤチップ４６を含むアンバー色発光領域４５_５を有する構成としてもよい。この場合も、光の演色性を高くすることが可能となる。 Further, in the above-described embodiment, the LED light source device 1 illustrates a configuration having a white light emitting region 45 ₃ including an LED chip 46 on which a phosphor layer 47 ₃ that emits white light is laminated, but the white light emitting region 45 ₃ is illustrated. Alternatively, or in addition to the white light emitting region ₄₅₃ , the configuration may include an amber light emitting region 455 including an LED chip ₄₆ _on which a phosphor layer 474 that emits amber color is laminated. In this case as well, it is possible to enhance the color rendering property of the light.

１：ＬＥＤ光源装置
４１：実装基板
４２：絶縁層
４３：配線層
４４：白色保護層
４５：発光領域
４６：ＬＥＤチップ
４７：蛍光体層
４８：透光性樹脂層
５１：ダム材
３０：スポットライト照明装置
３１：ヒートシンク
３２：集光レンズ
３３：制御装置
３４：光源筐体
３５：位置調整機構 1: LED light source device 41: Mounting board 42: Insulation layer 43: Wiring layer 44: White protective layer 45: Light emitting area 46: LED chip 47: Fluorescent material layer 48: Translucent resin layer 51: Dam material
30: Spotlight lighting device 31: Heat sink 32: Condensing lens 33: Control device 34: Light source housing 35: Position adjustment mechanism

Claims

In an LED light source device provided with a plurality of LED chips surface-mounted two-dimensionally on a mounting board.
The plurality of LED chips are LED chips that irradiate light having the same wavelength.
A phosphor layer containing a phosphor is formed above some of the LED chips among the plurality of LED chips.
Of the plurality of LED chips, the LED chip having the phosphor layer formed above is not surrounded by the dam material, and only the LED chip having no phosphor layer formed above is the dam material. Surrounded by
The plurality of LED chips are LED light source devices that irradiate light having a plurality of different wavelengths to the outside depending on the presence / absence of the phosphor layer and / or the type of the phosphor contained in the phosphor layer.

The LED light source device according to claim 1.
An LED light source device capable of emitting light only from the plurality of LED chips, the LED chip in which the phosphor layer is not formed above .

The LED light source device according to claim 1 or 2.
The plurality of LED chips are a plurality of blue LED chips that irradiate light having a blue wavelength, or an LED light source device that irradiates UVA.

The LED light source device according to any one of claims 1 to 3.
The plurality of LED chips irradiate or at least emit light having wavelengths of at least blue, red, and green, depending on the presence or absence of the phosphor layer and / or the type of the phosphor contained in the phosphor layer. An LED light source device that irradiates light of blue, red, and green wavelengths with light of amber and / or white wavelengths by a phosphor .

The method for manufacturing an LED light source device according to any one of claims 1 to 4.
A method for manufacturing an LED light source device, which forms the dam material after mounting the plurality of LED chips.

The LED light source device according to any one of claims 1 to 4 .
A light source housing for accommodating the LED light source device and
A condensing lens that condenses light from the light source housing and emits it to the outside.
A spotlight provided with a position adjusting mechanism for varying the relative distance between the light source housing and the condenser lens.