JP7233559B2 - 発光装置及び照明装置 - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置及び照明装置に関する。
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子（以下、単に発光素子という）を光源とする発光装置および発光装置を基板等に実装した照明装置が用いられている。このような発光装置等は、例えば、太陽光等の自然光の代替として、各種の製造工程で使用される場合がある。上記発光装置等の利用により、例えば屋内または夜間等の太陽光の利用が難しい環境でも、各種の作業ができるようになる。
上記の発光装置等を、植物または動物等の栽培または飼育に用いることが試みられるようになってきている。近年、サンゴおよびイソギンチャク等の刺胞動物および魚類等の水生動物を含む水生生物の屋内での飼育に、上記の発光装置が用いられる場合がある。この場合の発光装置として、例えば特開２００１－２６９１０４号公報に記載されているような、白色光を発光する発光装置（ライト）等が提案されている。
しかしながら、上記従来技術の発光装置等では、水生生物の色が実際の海中で見える色と異なる場合があった。
本開示の一実施形態に係る発光装置は、６３０～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長と、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長と、３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長と、を有する第１光を発光する。第１光は、第２ピーク波長における光強度を１とした場合に、第１ピーク波長における相対光強度が０．０５～０．３５であり、第３ピーク波長における相対光強度が０．２５～０．４５である。第１光は、４８０ｎｍから第１ピーク波長までの波長領域において光強度の第１極小値を有している。
本開示の一実施形態に係る照明装置は、上記の発光装置を少なくとも１つ備える。
以下、一実施形態に係る発光装置及び照明装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜発光装置の構成＞
図１～図３を参照して、本実施形態に係る発光装置１について詳細に説明する。発光装置１は、後述する照明装置１０に少なくとも１つ搭載される。
図１～図３を参照して、本実施形態に係る発光装置１について詳細に説明する。発光装置１は、後述する照明装置１０に少なくとも１つ搭載される。
発光装置１は、素子基板２と、発光素子３と、枠体４と、封止部材５と、波長変換部材６と、を備える。
素子基板２は、例えば、絶縁性を有する材料で形成されてよい。素子基板２は、例えば、アルミナ若しくはムライトなどのセラミック材料、ガラスセラミック材料、又は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料などで形成されてよい。素子基板２は、熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂材料などで形成されてもよい。
素子基板２は、素子基板２の主面（図における上面）又は素子基板２の内部に、素子基板２と配線基板１２とを電気的に導通する配線導体を備えてよい。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、又は銅などの導電材料で形成されてよい。配線導体は、例えば、タングステンの粉末に有機溶剤が添加された金属ペーストを、素子基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層して、焼成することにより形成されてよい。配線導体は、酸化防止のために、その表面に、例えば、ニッケル又は金などのめっき層が形成されてよい。
素子基板２は、発光素子３が発光する光を効率良く外部へと放出させるため、配線導体、及びめっき層と間隔を空けて、金属反射層を備えてもよい。金属反射層は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅又はプラチナなどの金属材料で形成されてよい。
本実施形態において、発光素子３は、素子基板２の主面上に複数実装される。複数の発光素子３は、素子基板２に設けられる配線導体の表面に被着するめっき層上に、例えば、ろう材又は半田などを介して、電気的に接続される。素子基板２の主面上に実装される発光素子３の個数は、特に限定されるものではない。
発光素子３は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）である。ＬＥＤは、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが接合されたＰＮ接合中で、電子と正孔とが再結合することによって、外部へと光を発光する。発光素子３は、ＬＥＤに限られず、他の発光デバイスであってもよい。例えば、発光素子３は、ＬＤ（laser diode）であってもよい。
発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを含んでよい。透光性基体は、例えば、有機金属気相成長法、又は分子線エピタキシャル成長法などの化学気相成長法を用いて、その上に光半導体層を成長させることが可能な材料を含む。透光性基体は、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコーン、又は二ホウ化ジルコニウムなどで形成されてよい。透光性基体の厚みは、例えば、５０μｍ以上１０００μｍ以下であってよい。
光半導体層は、透光性基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とを含んでよい。第１半導体層、発光層、及び第２半導体層は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体、ガリウム燐若しくはガリウムヒ素などのＩＩＩ－Ｖ族半導体、又は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム若しくは窒化インジウムなどのＩＩＩ族窒化物半導体などで形成されてよい。
第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であってよい。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であってよい。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であってよい。
図４～図５は、発光装置１による発光スペクトルの一例を示す図である。図４～図５のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、発光装置１が発光する光の波長及び相対光強度を表している。相対光強度は、任意のピーク波長における光強度を１とした場合に、その任意のピーク波長における光強度に対する光強度の比として表される。図４～図５のグラフによれば、縦軸は、後述する４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長範囲に位置した第２ピーク波長λ２における光強度を１とした場合の発光装置１が発光する光の相対光強度を表している。
発光素子３は、３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３を有する光を発光する。３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域は、可視光領域に含まれる。３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域は、紫色光領域ともいう。
枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウムなどのセラミック材料で形成されてよい。枠体４は、多孔質材料で形成されてよい。枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウムなどの金属酸化物を含む粉末を混合した樹脂材料で形成されてよい。枠体４は、これらの材料に限られず、種々の材料で形成されてよい。
枠体４は、素子基板２の主面に、例えば、樹脂、ろう材又は半田などを介して、接続される。枠体４は、複数の発光素子３と間隔を空けて、複数の発光素子３を取り囲むように素子基板２の主面上に設けられる。枠体４は、内壁面が、素子基板２の主面から遠ざかる程、外方に向かって広がるように傾斜して設けられている。内壁面は、複数の発光素子３が発光する光を反射させる反射面として機能する。内壁面は、例えば、タングステン、モリブデン、又はマンガンなどの金属材料で形成される金属層と、金属層を被覆し、ニッケル又は金などの金属材料で形成されるめっき層とを含んでよい。めっき層は、複数の発光素子３が発光する光を反射する。
枠体４の内壁面の形状は、平面視において、円形状であってよい。内壁面の形状が円形状であることによって、枠体４は、複数の発光素子３が発光する光を略一様に、外方に向かって反射させることができる。枠体４の内壁面の傾斜角度は、素子基板２の主面に対して、例えば、５５度以上７０度以下の角度に設定されていてよい。
封止部材５は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間に、枠体４で囲まれる内側の空間の上部の一部を残して充填されている。封止部材５は、複数の発光素子３を封止するとともに、複数の発光素子３が発光する光を透過させる。封止部材５は、例えば、光透過性を有する材料で形成されてよい。封止部材５は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂などの光透過性を有する絶縁樹脂材料、又は光透過性を有するガラス材料、などで形成されてよい。封止部材５の屈折率は、例えば、１．４以上１．６以下に設定されていてよい。
波長変換部材６は、複数の蛍光体６０を備えていてもよい。蛍光体６０は、３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長（第３ピーク波長λ３）を有する光を、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域にピーク波長（第１ピーク波長λ１）を有するとともに、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域にピーク波長（第２ピーク波長λ２）を有する光に変換する。波長変換部材６は、発光素子３が発光する光を、６３０～６８０ｎｍおよび４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光に変換することが可能な位置に設けられている。なお、４３０～６８０ｎｍの波長領域は、可視光領域に含まれる。図１から図３に示す例では、波長変換部材６は、素子基板２及び枠体４で囲まれた領域に位置する封止部材５の上に位置している。また、波長変換部材６の上面は、枠体４の上面と、高さの差が無い例を示している。波長変換部材６の配置は、この例に限定されることなく、例えば、波長変換部材６は、枠体４の上面に位置し、素子基板２及び枠体４で囲まれる領域を覆うように位置していてもよい。
波長変換部材６は、透光性を有する部材を更に備える。波長変換部材６は、透光性を有する部材に、蛍光体６０が含有されることで形成される。透光性を有する部材に含有される蛍光体６０の含有量は、適宜設定される。蛍光体６０は、透光性を有する部材に略均一に分散される。発光素子３が発光する光は、封止部材５を介して、波長変換部材６の内部へと入射する。
透光性を有する部材は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂などの透光性を有する絶縁樹脂、又は透光性を有するガラス材料、などで形成されてよい。
蛍光体６０は、６００ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する蛍光体を含んでいてもよい。蛍光体としては、例えば、赤色を示す蛍光体である。赤色を示す蛍光体は、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、又はＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕなどを用いることができる。赤色を示す蛍光体は、波長変換部材６の内部へと入射した光を、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光に変換し、変換した光を放出する。また、波長変換部材６は、上述の赤色を示す蛍光体の他に、例えば、近赤外領域の色を示し、６８０ｎｍ～８００ｎｍの波長領域にピーク波長を有する蛍光体を含んでいてもよい。近赤外領域の色を示す蛍光体としては、例えば、３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒなどが挙げられる。
また、蛍光体６０は、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青色の光に変換する第２蛍光体６２を含んでいてもよい。第２蛍光体６２は、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等を用いることができる。また、第２蛍光体６２は、４５０ｎｍ～５５０ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青緑色の光に変換するものも含まれていてもよい。第２蛍光体６２は、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等を用いることができる。
さらに、波長変換部材６は、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり緑色の光に変換するものを含んでいてもよく、例えば、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２
＋、又はＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ等を用いてもよい。
これらの蛍光体のうちいくつかを組み合わせることで、６３０ｎｍ～６８０ｎｍに第１ピーク波長λ１を有するとともに、４３０ｎｍ～４８０ｎｍに第２ピーク波長λ２を有する蛍光体６０とすることができる。
なお、上述したピーク波長および後述するピーク波長とは、スペクトルが極大値を示すもの、つまりスペクトルの谷から山になり、また谷になるなかの、山となる箇所の波長のことを指す。ただし、スペクトルは、蛍光体を用いて様々な色を出射するとき、微小な山および谷を有する場合がある。このような微小な山および谷は、ピーク波長を特定する際には用いない。すなわち、例えば、谷から谷までの幅が１０ｎｍ以下における極大値はピークとはみなさないとしてもよい。
＜発光装置の発光スペクトル＞
本開示の発光装置１は、上述したように３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３と、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長λ２と、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長λ１とを有する光（第１光）を発光する。このとき、海中での太陽光の再現をする上では、３５０～８００ｎｍの波長範囲において、第２ピーク波長λ２における光強度が最大であるのがよい。また、第１光において、第２ピーク波長λ２における光強度を１とした場合に、第３ピーク波長λ３における相対光強度が０．２５～０．４５であり、第１ピーク波長λ１における相対光強度が０．０５～０．３５であるのがよい。海中では水深が深くなるほど６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の太陽光の光強度は低下する。例えば海中の一定深度以下での太陽光による６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域は相対光強度がほぼ０である。このため、海中での太陽光の再現をする際には、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域は相対光強度がほぼ０にするのがよい。しかしながら、第１ピーク波長λ１における６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度を０．０５以上、つまり赤色の光を加えることで、水生生物を観賞する際に鮮やかに見せることができる。また、第１ピーク波長λ１を含む６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度が０．３５以下であれば海中での太陽光のスペクトルの再現性が損なわれることを低減することができる。６３０～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度は、赤色の蛍光体の種類の選択およびその混合量を変更することで、調整することができる。このとき、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の全てにおいて相対光強度が０．０５～０．３５であってもよい。
本開示の発光装置１は、上述したように３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３と、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長λ２と、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長λ１とを有する光（第１光）を発光する。このとき、海中での太陽光の再現をする上では、３５０～８００ｎｍの波長範囲において、第２ピーク波長λ２における光強度が最大であるのがよい。また、第１光において、第２ピーク波長λ２における光強度を１とした場合に、第３ピーク波長λ３における相対光強度が０．２５～０．４５であり、第１ピーク波長λ１における相対光強度が０．０５～０．３５であるのがよい。海中では水深が深くなるほど６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の太陽光の光強度は低下する。例えば海中の一定深度以下での太陽光による６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域は相対光強度がほぼ０である。このため、海中での太陽光の再現をする際には、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域は相対光強度がほぼ０にするのがよい。しかしながら、第１ピーク波長λ１における６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度を０．０５以上、つまり赤色の光を加えることで、水生生物を観賞する際に鮮やかに見せることができる。また、第１ピーク波長λ１を含む６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度が０．３５以下であれば海中での太陽光のスペクトルの再現性が損なわれることを低減することができる。６３０～６８０ｎｍの波長領域の相対光強度は、赤色の蛍光体の種類の選択およびその混合量を変更することで、調整することができる。このとき、６３０ｎｍ～６８０ｎｍの波長領域の全てにおいて相対光強度が０．０５～０．３５であってもよい。
また、第３ピーク波長λ３は、発光素子３の励起光（第２光）のピーク波長である。該励起光（第２光）の相対光強度が０．２５～０．４５であれば、漏れ光として直接の紫色の光が外部に放射されたとしても発光させたい光の色への影響が少ない。また、発光させたい色の発光強度を十分保つことができる。
また、このとき第１光の発光スペクトルは、４８０ｎｍから第１ピーク波長λ１までの波長領域において光強度の極小値を有しているのがよい。４８０ｎｍから第１ピーク波長λ１までの波長領域において光強度の第１極小値Ｖ１を有していることによって、第２ピーク波長λ２および第１ピーク波長λ１付近の色を好適に再現することができる。これにより海中での発光スペクトルの再現性を向上させることができる。また、３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長範囲における相対光強度が０．１以下であることによって、発光した光の色への影響が少なくなるため、目的とする光の再現率が向上する。
また、第１光の３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、４３０～４８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第２スペクトル分布の割合は、４０～５０％であってもよい。なお、発光スペクトルのスペクトル分布のうち、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルのスペクトル分布を発光スペクトル分布、６３０～６８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルのスペクトル分布を第１スペクトル分布、４３０～４８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルのスペクトル分布を第２スペクトル分布、３８０～４３０ｎｍの波長領域における発光スペクトルのスペクトル分布を第３スペクトル分布、４３０～５５０ｎｍの波長領域における発光スペクトルのスペクトル分布を第４スペクトル分布とする。なお、ここでいうスペクトル分布とは、スペクトルの面積に相当するものである。言い換えると、ここでいうスペクトル分布とは、特定の波長領域の積分値（面積比）のことである。
海中における太陽光のスペクトルは、水深が深くなるほど４３０～４８０ｎｍの波長領域の第２スペクトル分布の割合が増加する。例えばサンゴなど海中１０～５０ｍ付近に生息する水生生物にとって、４３０～４８０ｎｍの波長領域の光強度が小さすぎると成長が阻害され、また４３０～４８０ｎｍの波長領域の光強度が大きすぎると、海中１０ｍ～５０ｍの太陽光のスペクトルの再現性が低下する可能性がある。よって、４３０～４８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第２スペクトル分布の割合が４０～５０％であれば、海中１０ｍ～５０ｍに生息する水生生物の育成促進を向上させることができる。また、海中での太陽光のスペクトルの再現性を向上させ、水生生物観賞用として対象物を鮮やかに見せることができる。また、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、６３０～６８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第１スペクトル分布の割合は、３～１０％であってもよい。３％以上であれば赤色の光を少量加えることで水生生物観賞用として、対象物を鮮やかに見せることができる。また、１０％以下であれば海中での太陽光のスペクトルの再現性が高い発光スペクトルとすることができる。
また、発光装置１から発光した光は、６８０ｎｍ～７１０ｎｍの波長領域に第４ピーク波長λ４をさらに有していてもよく、第４ピーク波長λ４における相対光強度は０．０５～０．３５であってもよい。第４ピーク波長λ４は、第１ピーク波長λ１と連続して位置しており、第１ピーク波長λ１の一部からさらに山が出た、極大値を有してものであってもよい。相対光強度が０．０５～０．３５であれば、赤色の光を少量加えることで水生生物を鮮やかに見せることができ、さらに海中での太陽光のスペクトルの再現性を維持しつつ、水生生物観賞用に適した発光スペクトルとすることができる。このとき、第４ピーク波長λ４における半値幅は、第１ピーク波長λ１の半値幅の１／３以下であってもよい。半値幅を第１ピーク波長λ１の半値幅の１／３以下にすることにより海中の太陽光のスペクトルの再現性が損なわれることを低減することができる。このとき、第４ピーク波長λ４における相対光強度は、第１ピーク波長λ１の相対光強度に対して、０．７以上１以下であってもよい。また、第３ピーク波長λ３の相対光強度よりも小さいのがよい。
また、図４および図５に示すように、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、３８０～４３０ｎｍの波長範囲における発光スペクトルの第３スペクトル分布の割合は、８～１０％である。励起光付近の割合がこの数値範囲であることにより、漏れ光として直接の紫色の光が外部に放射されたとしても発光させたい光の色への影響が少ない。また、発光させたい光の色の発光強度を十分保つことができる。
また、第２ピーク波長λ２における光強度を１とした場合に、第１極小値Ｖ１における相対光強度は、０．０５～０．１であってもよい。第１極小値Ｖ１の相対光強度がこの数値範囲であることにより、海中での太陽光の青色と赤色とのバランスに近く、かつ、対象を色鮮やかに見せることができる。
また、第２ピーク波長λ２と第３ピーク波長λ３との間において、第２極小値Ｖ２を有している。第２ピーク波長λ２における光強度を１とした場合に、第２極小値Ｖ２における相対光強度は、０．１～０．２であってもよい。第２極小値Ｖ２の相対光強度がこの数値範囲であることにより、海中での太陽光の紫色と青色とのバランスに近く、かつ、直接の紫色の光が外部に放射されたとしても発光させたい光の色への影響を少なくすることができる。
このとき、第２極小値Ｖ２における相対光強度は、第１極小値Ｖ１における相対光強度よりも大きくてもよい。このことによって、発光装置１の発する光における励起光、青色光および赤色光のバランスを海中での太陽光に近づけることができる。
４３０～５５０ｎｍの波長範囲における発光スペクトルの形状は、第２ピーク波長λ２を中心として、非対称であってもよい。発光スペクトルの形状とは、スペクトルの波形のことである。このとき、第２ピーク波長λ２よりも長波長側の方が広がっていてもよい。例えば、第２ピーク波長λ２から短波長側および長波長側のそれぞれ３０ｎｍ離れた波長における相対光強度は、長波長側の方が大きい。言い換えると、４３０ｎｍ～４９０ｎｍの波長範囲において、第２ピーク波長λ２を中心として、短波長側のスペクトル分布よりも長波長側のスペクトル分布が大きい。これは、蛍光体６０にて励起された光が励起光よりも長波長側に広がっていくためである。このことによって、励起光の成分が多くなりすぎることなく、再現したい光の発光強度を確保することができる。なお、波長変換部材６に分散する蛍光体６０の種類および量（体積比率等）を調整することにより、発光スペクトルの長波長側への広がりおよび相対光強度は調整することができる。
また、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、４３０～５５０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第４スペクトル分布の割合は、６５～８０％であってもよい。青色および緑色の波長領域の範囲の割合が大きいため、赤色の割合が少ない海中での太陽光に近づけることができる。
＜照明装置の構成＞
図６は、本実施形態に係る発光装置１を備える照明装置１０の斜視図であり、図７は、本実施形態に係る発光装置１を備える照明装置１０の分解斜視図である。図７は、図６に示す照明装置１０の筐体から透光性基板を取り外した状態を示す斜視図である。照明装置１０は、発光素子３を有する複数の発光装置１を備えている。そして、照明装置１０は、複数の発光装置１から放射された光が合成される。このため、照明装置１０は、３８０～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３を有し、４３０～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長λ２を有し、６３０～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長λ１を有している。
図６は、本実施形態に係る発光装置１を備える照明装置１０の斜視図であり、図７は、本実施形態に係る発光装置１を備える照明装置１０の分解斜視図である。図７は、図６に示す照明装置１０の筐体から透光性基板を取り外した状態を示す斜視図である。照明装置１０は、発光素子３を有する複数の発光装置１を備えている。そして、照明装置１０は、複数の発光装置１から放射された光が合成される。このため、照明装置１０は、３８０～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３を有し、４３０～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長λ２を有し、６３０～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長λ１を有している。
照明装置１０は、長尺の筐体１１と、発光装置１と、長尺の配線基板１２と、長尺の透光性基板１３とを備えている。筐体１１は、上方に開口している。発光装置１は、筐体１１内に長手方向に沿ってライン状に複数個配列されている。配線基板１２は、複数の発光装置１が実装される。透光性基板１３は、筐体１１によって支持され、筐体１１の開口を閉塞する。
なお、発光装置１の実施形態では、１つの発光装置１における第１光のスペクトルについて説明したが、複数の発光装置１の合成光、つまり照明装置１０から放射される光におけるスペクトルが上述のようになっていてもよい。この場合には、発光素子３は同じく３８０～４３０ｎｍに第３ピーク波長λ３を有する光を発光するものであり、蛍光体の種類を適宜変更して、再現することができる。
筐体１１は、透光性基板１３を保持する機能と、発光装置１の発する熱を外部に放散させる機能とを有している。筐体１１は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチックまたは樹脂等から構成される。筐体１１は、長手方向に延びる底部２１ａ、および底部２１ａの幅方向の両端部から立設し、長手方向に延びる一対の支持部２１ｂを有し、上方および長手方向の両側で開口している長尺の本体部２１と、本体部２１における長手方向一方側および他方側の開口をそれぞれ閉塞する２つの蓋部２２とから成っている。各支持部２１ｂの筐体１１の内側における上部には、長手方向に沿って透光性基板１３を保持するための凹所が互いに対向するように形成された保持部が設けられている。筐体１１は、長手方向の長さが、例えば、１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。
配線基板１２は、筐体１１内の底面に固定される。配線基板１２は、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板またはリジッドフレキシブル基板等のプリント基板が用いられる。配線基板１２の配線パターンと発光装置１における基板２の配線パターンとが、半田または導電性接着剤を介して電気的に接続される。そして、配線基板１２からの信号が基板２を介して発光素子３に伝わり、発光素子３が発光する。なお、配線基板１２には、外部に設けられた電源から配線を介して電力が供給される。
透光性基板１３は、発光装置１から発せられる光が透過する材料からなり、例えば、アクリル樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成される。透光性基板１３は、矩形状の板体であって、長手方向の長さが、例えば、９８ｍｍ以上１９９８ｍｍ以下に設定されている。透光性基板１３は、本体部２１における長手方向一方側または他方側の開口から、上述の各支持部２１ｂに形成されている凹所内に挿し込み、長手方向に沿ってスライドさせることにより、複数の発光装置１から離れた位置で、一対の支持部２１ｂによって支持される。そして、本体部２１における長手方向一方側および他方側の開口を蓋部２２で閉塞することにより、照明装置１０は構成される。
なお、上記の照明装置１０は、複数の発光装置１を直線状に配列した線発光の照明装置であるが、これに限らず複数の発光装置１をマトリクス状や千鳥格子状に配列した面発光の照明装置であってもよい。
図９に示すように、照明装置１０は、発光装置１の光の強度（調光率）を調節する制御部３０を備えていてもよい。制御部３０は、魚を鮮やかにはっきりと見せるときには、光の強度を大きくし、夜の海中を再現海中における太陽光のスペクトルは、水深が深くなるほど４３０～４８０ｎｍの波長領域する場合には、光の強度を小さくすればよい。また、制御部３０は、魚への身体的な影響を考慮して、一度に光の強度が大きく変化しないように、時間とともにゆっくり変化するように調整する制御をしてもよい。制御部３０は、発光装置１に流れる電流値を制御することで、発光装置１から発光される光の強度を調整することができる。また、制御部３０は、調光率を時間的に変化させたり、調光率をランダムに変化させたりすることで、発光装置１から発光される光が揺らいでいるように調整することができる。なお、制御部３０は、配線基板１２に一緒に取り付けられていてもよいし、照明装置１０に受信部を備えておき、外部から無線通信で配線基板１２等の電流を制御する部分に指令を出すものであってもよい。
このように照明装置１０が、調光を制御することができる制御部３０を有することによって、同じ色温度の光であっても強弱（明暗）をつけた光を再現することができる。
＜照明装置の使用例＞
本開示の照明装置１０は、上述した実施形態に係る発光装置１を備える。そのため、水中での太陽光の光を再現することができる。例えば、照明装置１０を水槽の中に入れることで魚などの水中生物の観賞を水中にいるように体験することができる。また、その際に水中生物の色が鮮やかに見える。また、小さな水槽であれば、水槽の上に取り付けて、上から光を照らすこともできる。また、魚のいる位置に合わせて、取り付ける高さ位置を調整してもよい。
本開示の照明装置１０は、上述した実施形態に係る発光装置１を備える。そのため、水中での太陽光の光を再現することができる。例えば、照明装置１０を水槽の中に入れることで魚などの水中生物の観賞を水中にいるように体験することができる。また、その際に水中生物の色が鮮やかに見える。また、小さな水槽であれば、水槽の上に取り付けて、上から光を照らすこともできる。また、魚のいる位置に合わせて、取り付ける高さ位置を調整してもよい。
なお、照明装置１０は、建物内、家屋内などの屋内で使用されるのみならず、屋外で使用されてもよい。
本実施形態に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率などは、現実のものと必ずしも一致しない。
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。本開示に係る構成は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。本開示は上述の実施形態の例に限定されるものではなく、数値などの種々の変形は可能である。本実施形態における特徴部の種々の組み合わせは上述の実施形態の例に限定されるものではない。
１ 発光装置
２ 素子基板
３ 発光素子
４ 枠体
５ 封止部材
６ 波長変換部材
６０ 蛍光体
λ１ 第１ピーク波長
λ２ 第２ピーク波長
λ３ 第３ピーク波長
λ４ 第４ピーク波長
Ｖ１ 第１極小値
Ｖ２ 第２極小値
１０ 照明装置
１１ 筐体
１２ 配線基板
１３ 透光性基板
２１ 本体部
２１ａ 底部
２１ｂ 支持部
２２ 蓋部
３０ 制御部
２ 素子基板
３ 発光素子
４ 枠体
５ 封止部材
６ 波長変換部材
６０ 蛍光体
λ１ 第１ピーク波長
λ２ 第２ピーク波長
λ３ 第３ピーク波長
λ４ 第４ピーク波長
Ｖ１ 第１極小値
Ｖ２ 第２極小値
１０ 照明装置
１１ 筐体
１２ 配線基板
１３ 透光性基板
２１ 本体部
２１ａ 底部
２１ｂ 支持部
２２ 蓋部
３０ 制御部
Claims (16)
- ６３０～６８０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長と、４３０ｎｍ～４８０ｎｍの波長領域に第２ピーク波長と、３８０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長とを有する第１光を発光し、
前記第１光は、前記第２ピーク波長における光強度を１とした場合に、前記第１ピーク波長における相対光強度が０．０５～０．３５であり、前記第３ピーク波長における相対光強度が０．２５～０．４５であり、
前記第１光は、４８０ｎｍから前記第１ピーク波長までの波長領域において光強度の第１極小値を有している、
発光装置。 - 前記第３ピーク波長を有する第２光を発光する発光素子と、
前記第２光を、前記第１ピーク波長を有する光に変換する第１蛍光体と、
前記第２光を、前記第２ピーク波長を有する光に変換する第２蛍光体と、
を備える、
請求項１に記載の発光装置。 - 前記第１光において、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、６３０～６８０ｎｍの波長領域における第１発光スペクトルの第１スペクトル分布の割合は、３～１０％である、
請求項１または２に記載の発光装置。 - 前記第１光において、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、４３０～４８０ｎｍの波長領域における第２発光スペクトルの第２スペクトル分布の割合は、４０～５０％である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１光は、６８０ｎｍ～７１０ｎｍの波長領域に第４ピーク波長をさらに有し、
前記第１光において、前記第２ピーク波長における光強度を１とした場合に、前記第４ピーク波長における相対光強度が０．０５～０．３５である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第４ピーク波長における半値幅は、第１ピーク波長における半値幅の１／３以下である、
請求項５に記載の発光装置。 - 前記第４ピーク波長の相対光強度は、前記第１ピーク波長の相対光強度に対して０．７以上である請求項５または６に記載の発光装置。
- 前記第１光において、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、３８０～４３０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第３スペクトル分布の割合は、８～１０％である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１光において、前記第２ピーク波長における光強度を１とした場合に、前記第１極小値における相対光強度は、０．０５～０．１である、
請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１光は、前記第２ピーク波長と前記第３ピーク波長の間において、光強度の第２極小値を有しており、
前記第１光において、前記第２ピーク波長における光強度を１とした場合に、前記第２極小値における相対光強度は、０．１～０．２である、
請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第２極小値における相対光強度は、前記第１極小値における相対光強度よりも大きい、
請求項１０に記載の発光装置。 - 前記第１光において、３５０～８００ｎｍの波長範囲における光強度は、前記第２ピーク波長において最大である、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１光において、４３０～５５０ｎｍの波長範囲における発光スペクトルの形状は、前記第２ピーク波長を中心として、非対称である、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１光において、３５０～８００ｎｍの波長領域における発光スペクトルの発光スペクトル分布に対する、４３０～５５０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの第４スペクトル分布の割合は、６５～８０％である、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の発光装置。 - 請求項１から１４のいずれか一項に記載の発光装置を少なくとも１つ備える、
照明装置。 - 前記発光装置の発光強度を調整する制御部をさらに備える、
請求項１５に記載の照明装置。
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