JP7470257B2 - 灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、灯具に関する。
特許文献１には、発光素子（ＬＥＤ素子）が搭載された基板を備えるＬＥＤ照明器具が開示されている。
中国特許公開１０６１６３１１３号公報
例えば、特許文献１のＬＥＤ照明器具の場合、複数の発光部（発光素子）を効率的に発光させるとともに所望の発光色で発光させる照明技術については開示がなく、新たな技術が求められていた。また、照明器具が設置される周囲において、環境をクリーンにする技術も求められるようになっていた。
本発明は、照明装置（灯具）が設置される周囲において、環境をクリーンにする技術を提供することを目的とする。
本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］
基板表面に蛍光体層が設けられた蛍光体基板と、
前記蛍光体基板に設けられ、ピーク波長が可視光の波長領域である光を出力する第１の発光部と、
前記蛍光体基板に設けられ、ピーク波長が３１５ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光を出力する第２の発光部と、
前記第２の発光部の光によって光触媒反応を行う物質を含む光触媒部と、
前記蛍光体基板を覆うランプカバーと、
を有し、
前記蛍光体層は前記第１の発光部および前記第２の発光部とは別体に設けられている灯具。
［２］
前記ランプカバーは、前記第１の発光部の光は透過させ、前記第２の発光部の光を透過させない、［１］に記載の灯具。
［３］
前記光触媒部は前記ランプカバーの内面に設けられている、［１］または［２］に記載の灯具。
［４］
前記光触媒部は前記蛍光体基板に設けられている、［１］から［３］までのいずれか１に記載の灯具。
［５］
前記ランプカバーは、前記光触媒部が設けられる位置より外側に、前記第２の発光部の光を吸収する光吸収材を含む光吸収材層を有する、［１］から［４］までのいずれか１に記載の灯具。
［６］
前記ランプカバーが覆う空間に空気の流れを発生させるファンと、
前記空気を前記ランプカバーの外に排出する排出経路と、
を備える、［１］から［５］までのいずれか１に記載の灯具。
［７］
前記ファンは、前記第１の発光部及び前記第２の発光部の発光に伴う発熱を放熱する放熱用ファンである、［６］に記載の灯具。
［８］
前記第２の発光部の光は、ピーク波長が３１５ｎｍ～４００ｎｍの範囲にある光であって、
前記光触媒部は、前記光触媒反応を行う物質として酸化チタンを含む、［１］から［７］までのいずれか１に記載の灯具。
［９］
前記第２の発光部の光は、ピーク波長が４００ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光であって、
前記光触媒部は、前記光触媒反応を行う物質として酸化タングステン、非金属イオンをドープした酸化チタン、金属担持酸化チタンからなる一群から選択された一又は複数を含む、［１］から［８］までのいずれか１に記載の灯具。
［１０］
前記ランプカバーは抗菌材を含有する、［１］から［９］までのいずれか１に記載の灯具。
［１１］
ピーク波長が１００ｎｍ～３００ｎｍの範囲にある光を出力する第３の発光部を有する、［１］から［１０］までのいずれか１に記載の灯具。
［１２］
前記第３の発光部の光が照射された空間の空気を外部に排出するファンを備える、［１１］に記載の灯具。
［１３］
前記第１の発光部の発光素子と前記第２の発光部の発光素子は発光ダイオード素子である、［１］から［１２］までのいずれか１に記載の灯具。
［１４］
前記第１の発光部と前記第２の発光部は直列に接続されている、［１］から［１３］までのいずれか１に記載の灯具。
［１５］
複数の前記第１の発光部と少なくとも１つの前記第２の発光部とが直列に接続された直列体を有する、［１］から［１４］までのいずれか１に記載の灯具。
［１６］
前記直列体は直列に接続された複数の前記第２の発光部を有する、［１５］に記載の灯具。
［１７］
前記直列体は並列に接続された複数の前記第２の発光部を有する、［１６］に記載の灯具。
［１８］
前記直列体が複数並列に接続されている、［１５］から［１７］までのいずれか１に記載の灯具。
［１９］
前記第１の発光部に流れる電流を調整する調整用抵抗を備える、［１］から［１８］までのいずれか１に記載の灯具。
［２０］
前記第１の発光部と前記第２の発光部を実装する回路パターンを有し、
前記回路パターンは、前記第１の発光部と前記第２の発光部に電力を供給する経路として、基板中心側に設けられたプラス電位部と、基板外周側に設けられたグランド電位部とを有する、［１］から［１９］までのいずれか１に記載の灯具。
本発明によれば、照明装置（灯具）が設置される周囲において、環境をクリーンにする技術を提供することができる。
実施形態の発光装置の概略構成を示す斜視図である。 実施形態の発光装置の概略構成を示す分解斜視図である。 実施形態の発光基板の平面図である。 実施形態の回路パターン層を露出して示した発光基板の平面図である。 実施形態の発光基板の一部断面図を模式的に示した図である。 実施形態の発光部の回路図である。 実施形態の発光部の直列体の接続態様のバリエーションを示した回路図である。 実施形態の発光基板の基本的な発光動作を説明するための図である。 実施形態の第１の発光部と第２の発光部とが混載された発光基板の発光動作を説明するための平面図である。 実施形態の第１の発光部と第２の発光部とが混載された発光基板の発光動作を説明するための断面図である。 実施形態の変形例１の発光基板の平面図である。 実施形態の変形例２の発光基板の平面図である。
＜発光装置１００の概要＞
図１は、本実施形態の発光装置１００（灯具）の斜視図であり、図２は発光装置１００の分解斜視図である。発光装置１００は、ＬＥＤ電球であって、カバー部材１１０と、発光基板１０と、胴部１３０と、ファン１５０と、駆動回路１４０とを備える。発光装置１００は、電球形状の他に略円錐状または円筒状、直方体（箱形）に構成されてもよい。発光装置１００は、室内外で使用される電球や、屋外の街路灯として構成されてもよいし、さらに、競技場の照明や大規模建造物の外照明（いわゆるタワー照明）に用いられる高出力照明装置として構成されてもよい。
発光基板１０は、上面視で略円形を呈しており、複数の発光部２０が搭載されている。発光部２０は、例えば、図５で後述するように発光素子２２として発光ダイオード素子（フリップチップＬＥＤ）が組み込まれたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）である。なお、発光部２０として、ＣＳＰに限らず例えばＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型ＬＥＤやフリップチップＬＥＤを用いることができる。発光基板１０の形状の一例として上面視で略円形を示しているが、発光装置１００の形状や発光部２０の搭載数や配置等に応じて、矩形やその他の形状が適宜選択される。発光基板１０は、絶縁基板３２の一方の面に蛍光体層３６を設けた蛍光体基板３０に複数の発光部２０を搭載した構成である。詳細は後述するが、発光部２０として、可視光を出力する第１の発光部２０Ａと、第１の発光部２０Ａとは異なる光を出力する第２の発光部２０Ｂとを有する。具体的には、第２の発光部２０Ｂは、近紫外線の光（以下、「近紫外光」という）又は青色光を出力する。
胴部１３０は、例えばアルミダイキャスト等で形成されている。胴部１３０には内部空間が形成されており、胴部１３０の下部に口金１３２が取り付けられている。胴部１３０には、内部の熱を排出するための放熱用開口１３１が設けられている。胴部１３０の表面には放熱用塗料が塗装され電気的に絶縁されている。
胴部１３０の内部空間には、ファン１５０と駆動回路１４０が配置され、その上に内部空間を蓋するように上述の発光基板１０が取り付けられる。
〔ファン１５０〕
ファン１５０は、ハウジング６０の内部であって、発光基板１０の裏面側（図示下側）に、配置されている。ファン１５０は、発光装置１００の発光動作時に電源（例えば駆動回路１４０）から給電されて、発光装置１００内に空気流を発生させ、発光基板１０や駆動回路１４０を冷却する冷却ファンとして機能するとともに、カバー部材１１０内部の空気を外部と入れ替える循環ファンとして機能する。
〔カバー部材１１０〕
カバー部材１１０は、例えば熱可塑性樹脂やガラスで球形状に設けられており、図示下側（すなわち胴部１３０側）が開放している。カバー部材１１０は、発光基板１０が取り付けられた胴部１３０の上部を覆うように、開放部分で取り付けられる。詳細は後述するが、カバー部材１１０は、光触媒機能（内面の光触媒部１６０）、紫外線吸収機能及び抗菌機能を有する。
〔カバー部材１１０の光触媒機能（光触媒部１６０）〕
カバー部材１１０の内面に光触媒部１６０が設けられている。光触媒部１６０は、例えば、カバー部材１１０の内面に光触媒を含有するコーティング材を塗布することで得られる光触媒層（または光触媒膜）とすることができる。光触媒部１６０は、第２の発光部２０Ｂの近紫外光や青色光により、光触媒機能を発揮する。光触媒部１６０は、カバー部材１１０の内面全体に設けられてもよいし、一部に設けられてもよい。また、第２の発光部２０Ｂが青色光を出力する場合は、近紫外光の場合のように人体等への影響を考慮する必要がないため、光触媒部１６０を設ける位置には制限がなく、カバー部材１１０の外面に設けられてもよい。
光触媒として、第２の発光部２０Ｂが出力する光（第２の波長の光）が近紫外光であれば例えば酸化チタンや酸化亜鉛を用いることができ、特に、化学的に安定であって環境に対して無害であることから酸化チタンが好適である。青色光であれば、酸化タングステン（白金等の触媒併用）、窒素や硫黄、炭素などの非金属イオンをドープした酸化チタン、鉄や銅等の金属を担持した酸化チタン（金属担持酸化チタン）等を光触媒（「可視光励起光触媒」ともいう）として用いることができる。
光触媒部１６０の光触媒（例えば酸化チタンや酸化タングステン等）に第２の発光部２０Ｂが出力する光（すなわち近紫外光や青色光）が当たると、光触媒表面で酸化還元反応がおこり、分解力を有する活性酸素が発生し、臭い除去、抗菌・抗ウィルスといった機能を発揮する。
カバー部材１１０の内部の空気は、ファン１５０による空気流により、中央開口３７や放熱用開口１３１を介して、外部に放出される。これにより、発光装置１００が設置された周囲の環境をクリーンにすることができる。
〔カバー部材１１０の紫外線吸収機能〕
カバー部材１１０は、第２の発光部２０Ｂが出力する近紫外光を吸収する機能を有する。すなわち、カバー部材１１０は、可視光は吸収せず近紫外線を吸収する紫外線吸収材が練り込まれて構成されており、第２の発光部２０Ｂの近紫外線が発光装置１００から外部に出力されないようになっている。第２の発光部２０Ｂが青色光を出力する場合は、紫外線吸収機能（紫外線吸収材）は設けられない。
紫外線吸収材として、例えば、酸化亜鉛や酸化チタンを用いることができる。
なお、カバー部材１１０の紫外線吸収機能を実現する構成として、紫外線吸収材を練り込む構成に限らず、例えばカバー部材１１０の表面に紫外線吸収材をコーティングしたり紫外線吸収フィルムを設けたりしてもよい。
〔カバー部材１１０の抗菌機能〕
カバー部材１１０は、抗菌機能を有する。具体的には、カバー部材１１０の外面には、抗菌材として銀イオンが含有された抗菌層が設けられている。抗菌材として、銀イオンの他に、銅イオン、酸化チタンなどの材料を用いることができる。
なお、抗菌機能は、カバー部材１１０に設ける構成に限らず、胴部１３０等の筐体や他の構成に設けてもよく、例えば銀イオン発生機能を有する構成（装置等を含む）を胴部１３０内部や発光基板１０に設けてもよい。また、抗菌機能が不要な場合や、光触媒部１６０により所望の抗菌機能が実現できる場合には、抗菌機能は設けられなくてもよい。
また、抗菌機能を実現する構成として、ピーク波長が１００～３００ｎｍの範囲にある光（以下、「深紫外光」ともいう）を出力する第３の発光部が設けられてもよい。このとき、第３の発光部が出力する光が外部に漏れないようにするための遮光部が設けられる。遮光部は、専用に設けられてもよいし、胴部１３０等の筐体を遮光部として機能させてもよい。例えば、発光基板１０の下面（すなわち第１の発光部２０Ｂ等が配置される面と反対側の面）に第３の発光部を配置し胴部１３０で覆って内部に収容することで第３の発光部が出力する光が外部に漏れないようにする。なお、深紫外光による劣化対策の観点から、深紫外光に当たる箇所には有機材料は配置しない若しくは有機材料使用部分とは隔離する（例えば金属で覆う）ことが望ましい。また、上述のファン１５０または別に設けられたファンにより、第３の発光部の光が照射された空間の空気を外部に排出する。このように近紫外光を出力する第２の発光部２０Ｂと深紫外光を出力する第３の発光部とを併設することで、発光装置１００による抗菌効果を一層向上させることができる。
駆動回路１４０は、ＬＥＤドライバＩＣやコンデンサ等を備え、発光部２０のオン／オフデューティをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することで、発光部２０を発光駆動させる。駆動回路１４０の一部構成は発光基板１０に搭載されてもよい。
発光装置１００は、蛍光体層３６を有する蛍光体基板３０に、複数種類の発光部２０を設けている。発光部２０は、ピーク波長が第１の波長の光を出力する第１の発光部２０Ａと、ピーク波長が第１の波長と異なる第２の波長の光を出力する第２の発光部２０Ｂとを有する。
第１の発光部２０Ａは、可視光の波長領域の光、例えば、白色光のスペクトルを有する光を出力する。
第２の発光部２０Ｂは、上述のように近紫外光や青色光を出力する。すなわち、第２の発光部２０Ｂは第２の波長のピーク波長が３１５ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にある光を出力する。より具体的には、第２の発光部２０Ｂは（１）３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲にある近紫外光や（２）ピーク波長が４００ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある青色光を出力する。第２の発光部２０Ｂが出力する光は、１種類のみでもよいし複数種類でもよい。すなわち、（１）近紫外光のみ、（２）青色光のみ、（３）近紫外光及び青色光の２種類のいずれであってもよく、さらに近紫外光や青色光においてもそれぞれ複数種類の光であってもよい。
蛍光体層３６は、少なくとも第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂの周囲に設けられている。蛍光体層３６は、第１の発光部２０Ａまたは第２の発光部２０Ｂの少なくとも一方の光を励起光として発光するときの発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体を含む。すなわち、（１）第１の発光部２０Ａの光のみ、（２）第２の発光部２０Ｂの光のみ、（３）第１の発光部２０Ａ及び第２の発光部２０Ｂの両方の光を励起光とすることができる。以下では、蛍光体層３６は、第２の発光部２０Ｂの光により発光する場合について説明する。
〔発光基板１０〕
発光基板１０について、主に図３～図５を参照しながら説明する。図３は、発光基板１０の表面３１側から見た平面図である。図４は、図３の発光基板１０から発光部２０及び蛍光体層３６を省いて回路パターン層３４を露出させた状態の発光基板１０の平面図である。図５は発光基板１０の断面図であって、一つの発光部２０に着目して模式的に示した断面図である。
図３や図４に示すように、発光基板１０は、例えば上面視において円形である。発光基板１０は、蛍光体基板３０と、複数の発光部２０と、コネクタ７０及び電子部品（図示せず）とを有する。複数の発光部２０、コネクタ７０及び電子部品は蛍光体基板３０に搭載される。
発光基板１０の中心には上下に貫通する中央開口３７が設けられている。複数の発光部２０は、コネクタ７０に接続され、中央開口３７からリード線（図示せず）により駆動回路１４０に接続される。コネクタ７０は、アノード側のコネクタ（＋）７０Ａと接地（ＧＮＤ）側のコネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂとを有する。
〔発光部２０〕
主に図５に示すように、発光部２０（第１の発光部２０Ａ、第２の発光部２０Ｂ）は、それぞれ、一例として、発光素子２２であるフリップチップＬＥＤが封止樹脂２３（封止材）に封止されている。第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂの基本的な構造は同じである。
発光部２０の発光素子２２は、例えば窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を用いて構成されたＬＥＤであって、第１の発光部２０Ａの発光素子２２はピーク波長４５０ｎｍの青色光を、第２の発光部２０Ｂの発光素子２２は近紫外光や青色光を出力する。なお、ＬＥＤを構成する材料は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）に限らず、所望のピーク波長の光を出力するかぎり各種の材料を選択することができる。
第１の発光部２０Ａでは、発光素子２２が、黄色発光蛍光体を添加した封止樹脂２３に封止されている。その結果、発光素子２２により励起して発光した光は、封止樹脂２３の蛍光体によって色変換され、例えば白色光として認識されるスペクトル分布で出力される。
第２の発光部２０Ｂでは、発光素子２２が、蛍光体を添加しない無色透明な封止樹脂２３に封止されている。その結果、発光素子２２により励起して発光した光（すなわち近紫外光や青色光）は、封止樹脂２３で色変換されることなくそのまま近紫外光や青色光として出力される。
なお、蛍光体層３６における蛍光発光の励起効率が良い波長帯と光触媒部１６０における触媒反応効率（励起効率）が良い波長帯がずれる場合がある。例えば、蛍光体層３６における蛍光発光は４５０ｎｍ近傍が非常に高い効率を示し、一方、光触媒部１６０における触媒反応は４０５ｎｍが非常に高い効率を示す場合がある。そのような場合には、蛍光体層３６における蛍光発光を重視する場合には、第２の発光部２０Ｂの発光素子２２として４５０ｎｍの光を出力する素子を用い、光触媒部１６０における触媒反応を重視する場合には、第２の発光部２０Ｂの発光素子２２として４０５ｎｍの光を出力する素子を用い、両方を重視する場合は、４５０ｎｍの光を出力する素子と４０５ｎｍの光を出力する素子を併用するといった構成を採用することができる。
〔蛍光体基板３０〕
蛍光体基板３０は、絶縁基板３２と、絶縁基板３２の表面３１に設けられた回路パターン層３４と、蛍光体層３６と、絶縁基板３２の裏面３３に設けられたコアメタル３８とを有する。
〔絶縁基板３２〕
絶縁基板３２は、一例として、以下のような特徴を有する。形状は、前述のとおり、一例として表面３１側及び裏面３３側から見て円形である。材質は、一例としてビスマレイミド樹脂及びガラスクロスを含む絶縁材である。厚みは、一例として１００μｍである。
縦方向及び横方向の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、それぞれ、一例として、５０℃～１００℃の範囲において１０ｐｐｍ／℃以下である。また、別の見方をすると、縦方向及び横方向の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、それぞれ、一例として、６ｐｐｍ／℃である。この値は、本実施形態の発光部２０の場合とほぼ同等（９０％～１１０％、すなわち±１０％以内）である。
ガラス転移温度は、一例として、３００℃よりも高い。
貯蔵弾性率は、一例として、１００℃～３００℃の範囲において、１．０×１０１０Ｐａよりも大きく１．０×１０１１Ｐａよりも小さい。
縦方向及び横方向の曲げ弾性率は、一例として、それぞれ、常態において３５ＧＰａ及び３４ＧＰａである。
縦方向及び横方向の熱間曲げ弾性率は、一例として、２５０℃において１９ＧＰａである。吸水率は、一例として、２３℃の温度環境で２４時間放置した場合に０．１３％である。比誘電率は、一例として、１ＭＨｚ常態において４．６である。誘電正接は、一例として、１ＭＨｚ常態において、０．０１０である。
〔回路パターン層３４〕
回路パターン層３４は、絶縁基板３２の表面３１に設けられた金属層（一例として銅箔層）であり、コネクタ７０（コネクタ（＋）７０Ａ、コネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂ）と導通している。回路パターン層３４は、コネクタ７０に接続されたリード線を介して電源（駆動回路１４０）から給電された電力を、発光部２０（第１の発光部２０Ａ、第２の発光部２０Ｂ）に供給する。
回路パターン層３４の一部は、第１の発光部２０Ａが接合される電極対３４Ａ及び第２の発光部２０Ｂが接合される電極対３４Ｂとなっている。回路パターン層３４における電極対３４Ａ、３４Ｂ以外の部分を配線部分３４Ｃという。回路パターン層３４の回路パターンは、第１の発光部２０Ａや第２の発光部２０Ｂの配置により適宜設定されるが、例えば、基板中心側に設けられたプラス電位部と、基板外周側に設けられたグランド電位部とを有する構成とすることができる。プラス電位部はコネクタ（＋）７０Ａに接続される。グランド電位部はコネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂに接続される。
〔蛍光体層３６〕
本実施形態の蛍光体層３６は、一例として、回路パターン層３４における、電極対３４Ａ、３４Ｂ、コネクタ７０及び蛍光体基板３０上に実装される電子部品以外の部分を覆うようにして、絶縁基板３２の表面３１に設けられている。換言すると、蛍光体層３６は、第１の発光部２０Ａおよび第２の発光部２０Ｂとは別体に設けられている。すなわち、第１の発光部２０Ａおよび第２の発光部２０Ｂは、封止材として蛍光体層を有することがあるが、絶縁基板３２の表面３１に設けられる蛍光体層３６は、第１の発光部２０Ａおよび第２の発光部２０Ｂの封止材の蛍光体層とは異なる構成要素である。
蛍光体層３６は、例えば、後述する蛍光体（複数の蛍光体粒子の集合体）とバインダーとを含み、複数の蛍光体粒子が当該バインダーに分散された絶縁層である。蛍光体層３６に含まれる蛍光体は、発光部２０（ここでは第２の発光部２０Ｂ）の発光を励起光として励起する性質を有する。具体的には、本実施形態の蛍光体は、第２の発光部２０Ｂの発光を励起光としたときの発光ピーク波長が可視光領域にある性質を有する。なお、当該バインダーは、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等のバインダーであって、ソルダーレジストに含まれるバインダーと同等の絶縁性を有するものであればよい。
蛍光体層３６に含まれる蛍光体は、発光部２０（ここでは第２の発光部２０Ｂ）の発光色及び蛍光体層３６をどのような色で発光させるかによって適宜選択される。蛍光体層３６は、例えば、Ｅｕを含有するα型サイアロン蛍光体、Ｅｕを含有するβ型サイアロン蛍光体、Ｅｕを含有するＣＡＳＮ蛍光体及びＥｕを含有するＳＣＡＳＮ蛍光体からなる群から選ばれる１種以上の蛍光体である。なお、前述の蛍光体は、本実施形態での一例であり、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ、ＢＯＳその他の可視光励起の蛍光体のように、前述の蛍光体以外の蛍光体であってもよい。
Ｅｕを含有するα型サイアロン蛍光体は、一般式：ＭｘＥｕｙＳｉ１２－（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６－ｎで表される。上記一般式中、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ及びランタニド元素（ただし、ＬａとＣｅを除く）からなる群から選ばれる、少なくともＣａを含む１種以上の元素であり、Ｍの価数をａとしたとき、ａｘ＋２ｙ＝ｍであり、ｘが０＜ｘ≦１．５であり、０．３≦ｍ＜４．５、０＜ｎ＜２．２５である。
Ｅｕを含有するβ型サイアロン蛍光体は、一般式：Ｓｉ６－ｚＡｌｚＯｚＮ８－ｚ（ｚ＝０．００５～１）で表されるβ型サイアロンに発光中心として二価のユーロピウム（Ｅｕ２＋）を固溶した蛍光体である。
また、窒化物蛍光体として、Ｅｕを含有するＣＡＳＮ蛍光体、Ｅｕを含有するＳＣＡＳＮ蛍光体等が挙げられる。
Ｅｕを含有するＣＡＳＮ蛍光体（窒化物蛍光体の一例）は、例えば、式ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋で表され、Ｅｕ２＋を付活剤とし、アルカリ土類ケイ素窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう。なお、本明細書におけるＥｕを含有するＣＡＳＮ蛍光体の定義では、Ｅｕを含有するＳＣＡＳＮ蛍光体が除かれる。
Ｅｕを含有するＳＣＡＳＮ蛍光体（窒化物蛍光体の一例）は、例えば、式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋で表され、Ｅｕ２＋を付活剤とし、アルカリ土類ケイ素窒化物からなる結晶を母体とする赤色蛍光体をいう。
〔コアメタル３８〕
コアメタル３８は、絶縁基板３２の裏面３３に配置される銅やアルミニウム等の金属板であり、熱放散性を向上させる。コアメタル３８には必要に応じて放熱フィン等の放熱手段が取り付けられる。
〔複数の発光部２０の配置及び接続態様〕
図３、４及び図６を参照して発光部２０の配置及び接続態様について説明する。図６は、発光部２０の回路の例を示す図である。
複数の発光部２０は絶縁基板３２の表面３１側に全体に亘って配置されている。本実施形態では、７個の第１の発光部２０Ａと１個の第２の発光部２０Ｂを直列に接続して１セットとした直列体が３セット並列に設けられている。図３に示すように、便宜的に、発光基板１０の領域を上面視で周方向に第１～第３領域２Ａ～２Ｃに３等分して説明する。
第１～第３の領域２Ａ～２Ｃのそれぞれには、７個の第１の発光部２０Ａ（第１の発光部２０Ａ１～第１の発光部２０Ａ７）と１個の第２の発光部２０Ｂの合計８個の発光部２０が設けられている。それら８個の発光部２０は、直列に接続した直列体として構成され、コネクタ（＋）７０Ａとコネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂの間に、３つの直列体が並列に接続されている。上述のように、第１の発光部２０Ａは白色光を出力し、第２の発光部２０Ｂが近紫外光を出力する。
より具体的には、第１の領域２Ａの直列体は、コネクタ（＋）７０Ａからコネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂへ、第２の発光部２０Ｂ、第１の発光部２０Ａ１、第１の発光部２０Ａ２、・・・及び第１の発光部２０Ａ７がこの順で直列に接続されている。
第２の領域２Ｂ及び第３の領域２Ｃの直列体についても、同様の接続態様となっている。
コネクタ（＋）７０Ａにはリード線が接続され、中央開口３７を通り上述した駆動回路１４０に接続される。また、コネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂにはリード線が接続され、所定の接地（ＧＮＤ）に接続される。
図７を参照して、第２の発光部２０Ｂ、第１の発光部２０Ａ１、第１の発光部２０Ａ２、・・・及び第１の発光部２０Ａ７が構成する直列体の接続態様を６例説明する。
図７（ａ）は、上述した直列体の基本的な接続態様を示している。すなわち、コネクタ（＋）７０Ａからコネクタ（ＧＮＤ）７０Ｂへ、第２の発光部２０Ｂ、第１の発光部２０Ａ１、第１の発光部２０Ａ２、・・・及び第１の発光部２０Ａ７がこの順で直列に接続されている。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の接続態様の変形例であり、第２の発光部２０Ｂが２個直列に接続されている。すなわち、コネクタ（＋）７０Ａと第１の発光部２０Ａ１との間に、第２の発光部２０Ｂ１と第２の発光部２０Ｂ２がこの順で直列に接続されている。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の接続態様の変形例であり、第２の発光部２０Ｂが２個並列に接続されている。すなわち、コネクタ（＋）７０と第１の発光部２０Ａの間に、第２の発光部２０Ｂ１と第２の発光部２０Ｂ２が並列に接続されている。
図７（ｄ）は、図７（ａ）の接続態様の変形例であり、第２の発光部２０Ｂとコネクタ（＋）７０Ａとの間に、直列体に流れる電流を調整する電流調整用抵抗２５が接続されている。それぞれの直列体に、電流調整用抵抗２５を設けることで、発光素子２２のバラツキを調整し、各直列体の発光強度を所望（一般には同一）に調整することができる。
図７（ｅ）は、図７（ｂ）の接続態様の変形例であり、第２の発光部２０Ｂ１とコネクタ（＋）７０Ａとの間に、直列体に流れる電流を調整する電流調整用抵抗２５が接続されている。
図７（ｆ）は、図７（ｃ）の接続態様の変形例であり、第２の発光部２０Ｂ１とコネクタ（＋）７０Ａとの間に、直列体に流れる電流を調整する電流調整用抵抗２５が接続されている。
〔発光基板１０による発光動作〕
図８を参照して、表面３１に蛍光体層３６が設けられた発光基板１０の基本的な発光動作を説明する。つづいて、図９及び図１０を参照して、発光部２０として第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂとを混載したときの発光動作について説明する。
駆動回路１４０がオンとなると、図８に示すように、発光部２０は光Ｌを放射状に発散出射し、その光Ｌの一部は蛍光体基板３０の表面３１側に到達する。以下、出射された光Ｌの進行方向に分けて光Ｌの挙動について説明する。ここでは、光Ｌに蛍光体層３６の蛍光体を励起させ励起光を出力させる波長が含まれるものとする。本実施形態では、蛍光体層３６に分散されている蛍光体が近紫外光（第２の発光部２０Ｂの光）に励起ピークを持つ蛍光体を使用している。
発光部２０から出射された光Ｌの一部は、蛍光体層３６に入射することなく電球外部、すなわちカバー部材１１０の外部に出射される。この場合、光Ｌの波長は、発光部２０から出射された際の光Ｌの波長と同じままである。
発光部２０から出射された光Ｌの一部は、蛍光体層３６に入射する。蛍光体層３６に入射した光Ｌが蛍光体層３６に分散されている蛍光体に衝突すると、蛍光体が励起して励起光（蛍光）を発する。蛍光体層３６における励起光はそのまま蛍光体層３６から出射するものもあるが、一部の励起光は下側の回路パターン層３４に向かう。回路パターン層３４に向かった励起光は、回路パターン層３４での反射により外部に出射する。なお、蛍光体層３６の蛍光体の種類によっては光Ｌの波長が異なるが、いずれの場合であっても光Ｌの波長変換がなされる。このように蛍光体層３６を設けることで、蛍光体層３６がない場合と異なり、蛍光体層３６からも光が照射されるため、照射される光のグレアが低減される。
図９及び図１０を参照して、発光部２０として第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂとが混載構成の場合の発光動作について説明する。図９は、第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂとが混載した発光基板１０を模式的に示した平面図である。図１０は第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂとが混載した発光基板１０を模式的に示した断面図である。ここでは、第１の発光部２０Ａは白色光を出力し、第２の発光部２０Ｂは近紫外光を出力する例を説明する。
蛍光体層３６には、第２の発光部２０Ｂの近紫外光によって蛍光励起して発光する蛍光体が含まれている。第２の発光部２０Ｂが出力した光のうち、蛍光体層３６に入射した光は、蛍光体によって、第２の発光部２０Ｂの光とは異なる光に変換される蛍光として出力される。第２の発光部２０Ｂの光とは異なる光として、発光装置１００の出力として想定する発光色を実現する場合に、第１の発光部２０Ａの光を補完したほうが好ましいと考えられる波長の光が想定できる。例えば、発光装置１００が出力する光として、色温度５０００Ｋ（昼白色）を想定した場合に、第１の発光部２０Ａの光のスペクトルでは、赤色の光が不足していると想定される場合に、その赤色の光が蛍光体層３６により励起されて出力されるようにすることができる。別言すると、近紫外光を出力する第２の発光部２０Ｂを設けたことで、発光装置１００の出力する光が青色光側にシフトしてしまう場合でも、蛍光体層３６によりそのシフトを抑制することができる。
このように、発光装置１００が、白色光を出力する第１の発光部２０Ａと、近紫外線を出力する第２の発光部２０Ｂと、近紫外光や青色光で蛍光励起する蛍光体を有する蛍光体層３６とを有することで、図８で説明したようにグレアを低減させることができるとともに、可視光でない近紫外光を可視光に変換したり、青色光を赤色側にシフトさせたりすることで、発光装置１００の出力の青色光側へのシフトを抑制して所望の色合いの光を出力することができる。また、第２の発光部２０Ｂの配置や光強度（出力や数）、蛍光体層３６の材料、厚み、位置、領域等を調整することで、発光装置１００として出力する色合いを調整することができる。
以上のとおり、本発明について前述の各実施形態を例として説明したが、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではない。例えば、発光部２０の発光色は、直列体ごとや、並列体ごとに異なってもよい。駆動回路１４０が発光部２０を発光駆動させる際に、直列体ごとや並列体ごとに出力調整をしたり、発光タイミングを調整したりすることで、多彩な調光・調色が可能となる。
図１１は変形例１の発光基板１０の平面図を示しており、図３で示した発光基板１０の構成に、周縁貫通口３９を設けた構成である。周縁貫通口３９は、蛍光体基板３０の外縁近傍の複数箇所（ここでは８箇所）において上下（基板厚み方向）に貫通する。周縁貫通口３９は、カバー部材１１０の内部と胴部１３０の内部を連通する。これによって、カバー部材１１０の内部の空気の排出を円滑にする。例えば、中央開口３７を外部からカバー部材１１０内部に空気を取り入れる吸気口として機能させ、周縁貫通口３９を光触媒部１６０で光触媒反応により生成された活性酸素が含む空気を外部に排出する排気口として機能させる。
図１２は変形例２の発光基板１０の平面図を示しており、図３で示した発光基板１０の構成に、中央開口３７の周囲に光触媒部１６０を設けた構成である。これによって、カバー部材１１０の内部での光触媒反応を一層促進させることができる。なお、蛍光体基板３０において光触媒部１６０が設けられる領域は特に制限はないが、発光装置１００としてのムラができないようにすることが好ましい。また、蛍光体基板３０に光触媒部１６０が設けられる場合、カバー部材１１０の光触媒部１６０は省かれてもよい。例えば、カバー部材１１０に光触媒部１６０が設けられることで、カバー部材１１０を透過する光の一部が拡散、吸収されて、透過率の低下や色合いの変化が生じてしまうことがある。そのような場合に、光触媒部１６０を省くことで、透過率の低下や色合いの変化等を回避できる。
＜実施形態の効果＞
本実施形態の特徴を纏めると次のとおりである。
（１）発光装置１００（灯具）は、基板表面に蛍光体層３６が設けられた蛍光体基板３０と、
蛍光体基板３０に設けられ、ピーク波長が可視光の波長領域である光を出力する第１の発光部２０Ａと、
蛍光体基板３０に設けられ、ピーク波長が３１５ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光（すなわち近紫外線や青色光）を出力する第２の発光部２０Ｂと、
第２の発光部２０Ｂの光によって光触媒反応を行う物質（光触媒）を含む光触媒部１６０と、
蛍光体基板３０を覆うカバー部材１１０（ランプカバー）と、
を有し、
蛍光体層３６は、第１の発光部２０Ａおよび第２の発光部２０Ｂとは別体に設けられている。
発光装置１００の内部で光触媒反応させた空気を外部に放出することで、発光装置１００が設置された周囲環境をクリーンにすることができる。また、近紫外光を出力する第２の発光部２０Ｂの近傍には蛍光体層３６があることで、近紫外光は光触媒反応のみでなく蛍光体層３６の蛍光にも寄与し、発光装置１００としてのグレアを低減し、また、出力する色合いを調整することができる。
（２）カバー部材１１０は、第１の発光部２０Ａの光は透過させ、第２の発光部２０Ｂの光を透過させない。発光装置１００は、第２の発光部２０Ｂの光を透過させないので、第２の発光部２０Ｂの光が近紫外光である場合、近紫外光を外部に透過させないことから、近紫外光の悪影響を排除できる。
（３）光触媒部１６０はカバー部材１１０の内面に設けられている。
これによって、第２の発光部２０Ｂが出力する近紫外光を効果的に利用することができ、光触媒機能を高めることができる。
（４）光触媒部１６０は蛍光体基板３０に設けられている。
これによって、第２の発光部２０Ｂが出力する近紫外光を効果的に利用することができ、光触媒機能を高めることができる。また、光の透過率や色合い等の観点からカバー部材１１０に光触媒部１６０を設けることが好ましくない場合であっても、光触媒機能と蛍光によるグレア低減や色合い調整等を実現できる。
（５）カバー部材１１０は、光触媒部１６０が設けられる位置より外側に、第２の発光部２０Ｂの光を吸収する光吸収材（すなわち紫外線吸収材）を含む光吸収材層を有する。
これによって、近紫外光がカバー部材１１０から外部に出力されることを効果的に防止できる。
（６）カバー部材１１０が覆う空間に空気の流れを発生させるファン１５０と、
空気をカバー部材１１０の外に排出する排出経路（中央開口３７、周縁貫通口３９、放熱用開口１３１）と、
を備える。
これにより、光触媒表面で酸化還元反応が起こり生じた活性酸素を含む空気を効率的に外部に放出することができる。
（７）ファン１５０は、第１の発光部２０Ａ及び第２の発光部２０Ｂの発光に伴う発熱を放熱する放熱用ファンである。
（８）第２の発光部２０Ｂの光は、ピーク波長が３１５ｎｍ～４７０ｎｍの光（すなわち近紫外光）であって、
光触媒部１６０は、光触媒反応を行う物質として酸化チタンを含む。
酸化チタンは、近紫外光により光触媒機能を良好に発揮する。また、酸化チタンは化学的安定性を有しており、長期に亘り所望の性能を発揮できる。
（９）第２の発光部２０Ｂの光は、ピーク波長が４００ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光（すなわち青色光）であって、
光触媒部１６０は、光触媒反応を行う物質として酸化タングステン、非金属イオンをドープした酸化チタン、金属担持酸化チタンからなる一群から選択された一又は複数を含む。
このような可視光励起光触媒は、青色光により光触媒機能を良好に発揮する。
（１０）カバー部材１１０は抗菌材を含有する。
カバー部材１１０をＡｇイオン等の抗菌材でコーティングする等により、発光装置１００に抗菌機能を持たせることができる。
（１１）ピーク波長が１００ｎｍ～３００ｎｍの範囲にある光を出力する第３の発光部を有する。
深紫外光を出力する第３の発光部を設けることで、発光装置１００に抗菌効果を発揮させることができる。さらに近紫外光を出力する第２の発光部２０Ｂと深紫外光を出力する第３の発光部とを併設することで、発光装置１００による抗菌効果を一層向上させることができる。
（１２）第３の発光部の光が照射された空間の空気を外部に排出するファンを備える。
このファンとして、上述のファン１５０が用いられてもよいし、専用のファンが設けられてもよい。これによって、第３の発光部の深紫外光により殺菌された空気が外部に排出・拡散される。
（１３）第１の発光部２０Ａの発光素子２２と第２の発光部２０Ｂの発光素子２２は発光ダイオード素子である。
（１４）第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂは直列に接続されている。
第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂを直列に接続することで、それらに流れる電流値を同一にすることができ、それぞれの光の出力（強度）の調整が容易となる。特に、第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂとして、順方向電圧ＶＦ特性が異なるＬＥＤ素子を使用する場合に、第１の発光部２０Ａや第２の発光部２０Ｂへ設計通り電流を安定供給できる。
（１５）複数の第１の発光部２０Ａと少なくとも１つの第２の発光部２０Ｂとが直列に接続された直列体を有する。
複数の第１の発光部２０Ａを直列に接続することで、第１の発光部２０Ａの光の強度のバラツキを抑制できる。
（１６）直列体は直列に接続された複数の第２の発光部２０Ｂを有する。
複数の第２の発光部２０Ｂを並列に接続することで、回路構成の自由度が向上する。第２の発光部２０Ｂの光の強度のバラツキが発生する場合でも、近紫外光は外部に出力されず影響は無い。また、近紫外光の蛍光体層３６による蛍光は、蛍光体層３６が蛍光体基板３０の広範囲に設けられていることで、上記のバラツキを吸収することができる。
（１７）直列体は並列に接続された複数の第２の発光部２０Ｂを有する。
（１８）直列体が複数並列に接続されている。
（１９）第１の発光部２０Ａに流れる電流を調整する電流調整用抵抗２５（調整用抵抗）を備える。
複数の直列体が並列に接続される回路において、各直列体の電流値を一定にし、出力される光のバラツキを低減できる。
（２０）第１の発光部２０Ａと第２の発光部２０Ｂを実装する回路パターン層３４（回路パターン）を有し、
回路パターン層３４は、第１の発光部と第２の発光部に電力を供給する経路として、基板中心側に設けられたプラス電位部と、基板外周側に設けられたグランド電位部とを有する。
このような構成により回路構成をシンプルにすることができる。
この出願は、２０２１年６月２８日に出願された日本出願特願２０２１－１０６４０１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
２Ａ 第１の領域
２Ｂ 第２の領域
２Ｃ 第３の領域
１０ 発光基板
２０ 発光部
２０Ａ、２０Ａ１～２０Ａ７ 第１の発光部
２０Ｂ、２０Ｂ１、２０Ｂ２ 第２の発光部
２２ 発光素子
２３ 封止樹脂
３０ 蛍光体基板
３１ 表面
３２ 絶縁基板
３３ 裏面
３４ 回路パターン層
３８ コアメタル
３４Ａ、３４Ｂ 電極対
３４Ｃ 配線部分
３６ 蛍光体層
３７ 中央開口
３９ 周縁貫通口
７０ コネクタ
７０Ａ コネクタ（＋）
７０Ｂ コネクタ（ＧＮＤ）
１００ 発光装置
１１０ カバー部材
１３０ 胴部
１３１ 放熱用開口
１４０ 駆動回路
１６０ 光触媒部

Claims (20)

  1. 基板表面に蛍光体層が設けられた蛍光体基板と、
    前記蛍光体基板に設けられ、ピーク波長が可視光の波長領域である光を出力する第１の発光部と、
    前記蛍光体基板に設けられ、ピーク波長が３１５ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光を出力する第２の発光部と、
    前記第２の発光部の光によって光触媒反応を行う物質を含む光触媒部と、
    前記蛍光体基板を覆うランプカバーと、
    を有し、
    前記蛍光体層は前記第１の発光部および前記第２の発光部とは別体に設けられている灯具。
  2. 前記ランプカバーは、前記第１の発光部の光は透過させ、前記第２の発光部の光を透過させない、請求項１に記載の灯具。
  3. 前記光触媒部は前記ランプカバーの内面に設けられている、請求項１または２に記載の灯具。
  4. 前記光触媒部は前記蛍光体基板に設けられている、請求項１または２に記載の灯具。
  5. 前記ランプカバーは、前記光触媒部が設けられる位置より外側に、前記第２の発光部の光を吸収する光吸収材を含む光吸収材層を有する、請求項１または２に記載の灯具。
  6. 前記ランプカバーが覆う空間に空気の流れを発生させるファンと、
    前記空気を前記ランプカバーの外に排出する排出経路と、
    を備える、請求項１または２に記載の灯具。
  7. 前記ファンは、前記第１の発光部及び前記第２の発光部の発光に伴う発熱を放熱する放熱用ファンである、請求項６に記載の灯具。
  8. 前記第２の発光部の光は、ピーク波長が３１５ｎｍ～４００ｎｍの範囲にある光であって、
    前記光触媒部は、前記光触媒反応を行う物質として酸化チタンを含む、請求項１または２に記載の灯具。
  9. 前記第２の発光部の光は、ピーク波長が４００ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある光であって、
    前記光触媒部は、前記光触媒反応を行う物質として酸化タングステン、非金属イオンをドープした酸化チタン、金属担持酸化チタンからなる一群から選択された一又は複数を含む、請求項１または２に記載の灯具。
  10. 前記ランプカバーは抗菌材を含有する、請求項１または２に記載の灯具。
  11. ピーク波長が１００ｎｍ～３００ｎｍの範囲にある光を出力する第３の発光部を有する、請求項１または２に記載の灯具。
  12. 前記第３の発光部の光が照射された空間の空気を外部に排出するファンを備える、請求項１１に記載の灯具。
  13. 前記第１の発光部の発光素子と前記第２の発光部の発光素子は発光ダイオード素子である、請求項１または２に記載の灯具。
  14. 前記第１の発光部と前記第２の発光部は直列に接続されている、請求項１または２に記載の灯具。
  15. 複数の前記第１の発光部と少なくとも１つの前記第２の発光部とが直列に接続された直列体を有する、請求項１または２に記載の灯具。
  16. 前記直列体は直列に接続された複数の前記第２の発光部を有する、請求項１５に記載の灯具。
  17. 前記直列体は並列に接続された複数の前記第２の発光部を有する、請求項１６に記載の灯具。
  18. 前記直列体が複数並列に接続されている、請求項１５に記載の灯具。
  19. 前記第１の発光部に流れる電流を調整する調整用抵抗を備える、請求項１または２に記載の灯具。
  20. 前記第１の発光部と前記第２の発光部を実装する回路パターンを有し、
    前記回路パターンは、前記第１の発光部と前記第２の発光部に電力を供給する経路として、基板中心側に設けられたプラス電位部と、基板外周側に設けられたグランド電位部とを有する、
    請求項１または２に記載の灯具。
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