JPWO2005067066A1 - Ｌｅｄ照明光源 - Google Patents

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Abstract

ＬＥＤ照明光源１００は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２と、蛍光体樹脂部１２を覆う透光性部材２０とを備えている。蛍光体樹脂部１２は、ＬＥＤチップ１０から放射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、蛍光体を分散させる樹脂とから構成されている。透光性部材２０の表面は、ＬＥＤチップ１０の上方に位置する上面領域２２と、当該上面領域２２の周縁から下方に位置する側面領域２４とを含んでおり、透光性部材２０における側面領域２４の少なくとも一部（低透過率部）２６は、上面領域２２の透過率よりも低い透過率を有する。

Description

本発明は、ＬＥＤ照明光源に関し、特に、一般照明用の白色光源として好適に使用され得るＬＥＤ照明光源に関する。
発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ素子」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。ＬＥＤ素子を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子、および青色ＬＥＤ素子を近接するように配置し、拡散混色を行えばよい。しかし、各ＬＥＤ素子が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色ムラが生じやすいという問題がある。すなわち、各ＬＥＤ素子からの発光が不均一になって混色がうまくいかないと、色ムラが生じた白色発光となってしまう。このような色ムラの問題を解消するために、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特許文献１に開示されている技術によれば、青色ＬＥＤ素子からの発光と、その発光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている。この技術では、１種類のＬＥＤ素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類のＬＥＤ素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色ムラの問題を解消することができる。
特許文献２に開示された砲弾型ＬＥＤ照明光源は、図１に示すような構成を有している。すなわち、図１に示した砲弾型ＬＥＤ照明光源２００は、ＬＥＤ素子１２１と、ＬＥＤ素子１２１をカバーする砲弾型の透明容器１２７と、ＬＥＤ素子１２１に電流を供給するためのリードフレーム１２２ａ、１２２ｂとから構成されており、そして、ＬＥＤ素子１２１が搭載されるフレーム１２２ｂのマウント部には、ＬＥＤ素子１２１の発光を矢印Ｄの方向に反射するカップ型反射板１２３が設けられている。ＬＥＤ素子１２１は、蛍光物質１２６が分散した第１の樹脂部１２４によって封止されており、第１の樹脂部１２４は、第２の樹脂部１２５によって覆われている。ＬＥＤ素子１２１から青色が発光される場合に、その光によって蛍光物質１２６が黄色を発光すると、両方の色が混じりあって白色が得られる。
特開平１０−２４２５１３号公報 特許第２９９８６９６号明細書
色ムラの少ない白色ＬＥＤ素子の開発によって、ＬＥＤ照明光源は、画像表示装置のバックライトや車両のヘッドライトの用途だけでなく、広く一般照明用としても用いられるようになってきており、また、最近の白色ＬＥＤ素子の研究・開発の進展によって、光束についても十分なものが得られるようになってきた。
しかしながら、従来のＬＥＤ照明光源に対して本願発明者が更なる検討を加えた結果、次のようなことがわかった。すなわち、ＬＥＤ照明光源に対して色ムラ防止や光束向上ばかりに注意が払われていたが、一般照明として用いるには快適性の観点も必要であり、その点に配慮を欠いていた。具体的には、観測者にとって不快なまぶしさ（グレア）の点に注意が払われていなかった。つまり、一般照明用光源は、単に、色ムラがなく、明るければよいというものではなく、観測者に不快な感じを与えてしまっては好ましくない。
「グレア」とは、視野の中に輝度が高い光源、反射物体などがあり、これらからの光が目に入ることによって対象が見えにくくなったり、まぶしくて不快を感じたりする状態をいう。ＬＥＤ素子から出射する光を用いるＬＥＤ照明光源は、指向性が強いので、机などの作業対象に照射する場合には、周囲の人の目に直接に光が入るようなことは少なく、グレアは発生しにくいと予想される。しかし、ＬＥＤ照明光源を室内全体にわたって照射する場合、指向性が強い分、蛍光ランプのような指向性の弱い光がユーザーの目に入る場合と比較して、ユーザーは、ＬＥＤ照明光源によりグレアを感じてしまうことが多くなると予想される。
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、グレアを抑制することができるＬＥＤ照明光源を提供することにある。
本発明のＬＥＤ照明光源は、ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、前記ＬＥＤチップを覆う透光性部材とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記透光性部材の表面は、前記ＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面をも覆っている。
好ましい実施形態において、前記ＬＥＤチップを覆う波長変換部を更に有しており、前記波長変換部は、前記ＬＥＤチップから出射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、前記蛍光体を分散させる樹脂とを有し、前記透光性部材によって覆われている。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記透光性部材に表面処理を施すことによって前記上面領域よりも透過率が低くなるように形成されている。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部の透過率は、実質的に０である。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から４５度の角度付近の領域に存在している。
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含んでおり、前記透光性部材における前記上面領域は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から１５度の角度以内の領域である。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域は、略平面の形状を有している。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の全体が、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域および前記反射面の少なくとも一方は、拡散面を有している。
好ましい実施形態において、前記波長変換部の側面と前記反射部材の反射面との間には間隙が存在しており、前記間隙は、前記透光性部材によって埋められている。
本発明の他のＬＥＤ照明光源は、基板と、前記基板上に二次元的に配列された複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤ群と、各々が各ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する複数の反射面を有する反射部材と、各々が各ＬＥＤチップを覆う複数の透光性部材とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記複数の透光性部材のうち、少なくとも前記ＬＥＤ群の最外周部に位置する透光性部材の表面は、対応するＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記複数の透光性部材は、前記反射部材の表面上で相互に結合している。
本発明のＬＥＤ照明光源によれば、ＬＥＤチップを覆う透光性部材の側面領域の少なくとも一部が、透光性部材の上面領域の透過率よりも低い透過率を有しているので、グレアを引き起こしやすい前記側面領域からの光の出射を制御することができる。その結果、本発明のＬＥＤ照明光源では、グレアの発生が効果的に抑制される。
従来の砲弾型ＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るカード型ＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 観測者が作業面を観測して作業する場合の照明光源、観察者、被照明物との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１１０の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１２０の構成を模式的に示す斜視図である。
符号の説明
１０ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）
１２ 蛍光体樹脂部
２０ 透光性部材
２２ 透光性部材の上面領域
２４ 透光性部材の側面領域
２６ 低透過率部
２７ 拡散面
３０ 基板
３２ ベース基板
３４ 配線層
３６ 配線パターン
３８ 給電端子
４０ 反射板
４２ 反射面
４４ 開口部
６０ 本体部
６２ａ リードフレーム
６２ｂ リードフレーム
６４ 受容部
６５ スロット
７０ 配線パターン
７２ ボンディングワイヤ
１００，１１０，１２０ 照明光源
２００ 照明光源
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）
まず、図２および３を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第１の実施形態を説明する。図２は、本実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図であり、図３は、その斜視図である。
ＬＥＤ照明光源１００は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２と、蛍光体樹脂部１２を覆う透光性部材２０とを有している。
蛍光体樹脂部１２は、ＬＥＤチップ１０から放射された光を、当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、この蛍光体を分散させる樹脂とから構成されている。
透光性部材２０は、蛍光体樹脂部１２を大気から遮断（封止）する役割を担っており、例えば樹脂やガラスなどの材料を成形することによって形成される。本実施形態の透光性部材２０は、エポキシ樹脂から形成されている。本実施形態の透光性部材２０は、蛍光体樹脂部１２を封止し、大気から遮断する機能以外に、ＬＥＤチップ１０から放射される光を集光するレンズの機能も有している。
透光性部材２０の表面は、ＬＥＤチップ１０の上方に位置する上面領域２２と、上面領域２２から下方に位置する側面領域２４とを含んでいる。透光性部材２０における側面領域２４の少なくとも一部は、上面領域２２の透過率よりも低い透過率を有する部位（低透過率部２６）として機能する。このような低透過率部２６の存在により、透光性部材２０の側面領域２４を透過する光の強度は、上面領域２２を透過する光の強度よりも低減される。
ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトで使用する場合において、透光性部材２０の上面領域２２から出射される光は、専ら下方の対象物（被照明物）を照らすことになる。これに対し、透光性部材２０の側面領域２４から出射される光は周囲の人の目に直接入りやすい。このような側面領域２４から出射される光は、不快なグレアを生じさせやすいが、ＬＥＤ照明光源１００では、その不快なグレアの発生に影響の大きい側面領域２４からの光強度を低減している。
好ましい実施形態において、透光性部材２０は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含むように形成される。図示されている本実施形態では、光性部材２０の全体が略半球形状を有している。
透光性部材２０の低透過率部２６は、側面領域２４を周回するように帯状に延びている。この例では、側面領域２４の面積の３０％以上を低透過率部２６の面積が占めている。側面領域２４の略全て又は全てが低透過率部２６として機能するようにしてもよい。本実施形態では、低透過率部２６の上端と上面領域２２とが接しているが、低透過率部２６の上端と上面領域２２との間に側面領域２４の一部が存在しても良い。
低透過率部２６は、例えば透光性部材２０の側面領域２４に表面処理を施すことによって形成される。表面処理は、サンドブラスト処理、所定物質の蒸着、エンボス加工、化学研磨などであり得る。このような表面処理により、低透過率部２６の透過率を上面領域２２の透過率よりも低減することができる。低透過率部２６の透過率は、上面領域２２の透過率の例えば１０％以下に設定され得る。低透過率部２６の透過率は、低透過率部２６を透過する光に関する量（輝度や光束など）が所定値よりも小さくなるように任意の値に設定され得る。
低透過率部２６の形成は、透光性部材２０に対する表面処理以外の方法によっても実行され得る。例えば、透光性部材２０に分散材（例えば、シリカ、ＭｇＯなど）を付与し、その分散材の濃度を部位によって変えることにより、上面領域２２よりも透過率が低い低透過率部２６を形成することが可能である。また、低透過率部２６をマスク層（遮光部）から形成し、低透過率部２６の光の透過率を実質的に０にすることも可能である。
本実施形態のＬＥＤチップ１０は、ベアチップＬＥＤであり、基板３０上に配置されている。ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２、および、蛍光体樹脂部１２を覆う透光性部材２０も基板３０上に配置されている。本実施形態では、フリップチップ実装により、ＬＥＤチップ１０上の電極が基板３０の表面に形成された端子（不図示）に接触しており、ＬＥＤチップ１０のチップ裏面が蛍光体樹脂部１２によって覆われている。
ＬＥＤチップ１０は、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域の範囲内にピーク波長を有する光を放射するＬＥＤ素子である。蛍光体樹脂部１２に分散されている蛍光体は、波長３８０ｎから７８０ｎｍの可視領域の範囲内で、ＬＥＤチップ１０のピーク波長とは異なるピーク波長を有する光を出射する。
本実施形態のＬＥＤチップ１０は、青色の光を出射する青色ＬＥＤ素子である。蛍光体樹脂部１２に含有されている蛍光体は、青色の光を黄色の光に変換する黄色蛍光体である。ＬＥＤチップ１０から放射された青色の光と、蛍光体から放射された黄色の光とが混色することにより、白色の照明光が形成される。
ＬＥＤチップ１０は、典型的には、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料から作製されたＬＥＤチップであり、例えば波長４６０ｎｍの光を出射する。ＬＥＤチップ１０として青色を発するＬＥＤチップを用いる場合、蛍光体としては、（Ｙ・Ｓｍ）３（Ａｌ・Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．３９Ｇｄ０．５７Ｃｅ０．０３Ｓｍ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２などを好適に用いることができる。
本実施形態における蛍光体樹脂部１２は、略円柱形状を有している（図３参照）。ＬＥＤチップ１０の平面的な寸法が例えば約０．３ｍｍ×約０．３ｍｍのときに、蛍光体樹脂部１２の直径は例えば約０．７ｍｍ〜約０．９ｍｍに設定され得る。その場合、透光性部材２０の大きさは、例えば、高さ１〜１５ｍｍ、直径２〜７ｍｍに設定され得る。
本実施形態では、透光性部材２０の周囲にＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射面を有する反射板が設けられているが、図２および図３では、簡単のため、記載が省略されている。
図４は、反射面４２を有する反射板４０の構成例を示す断面図である。図示されている例では、反射面４２を有する反射板４０が基板３０上に配置される。反射板４０には、ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２を収納する開口部４４が形成されている。開口部４４を規定する側面が、ＬＥＤチップ１０から出射される光を反射する反射面４２として機能する。反射板４０は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、またはこれらの合金などの金属から形成されるが、樹脂から形成されてもよい。
反射板４０の開口部４４には、蛍光体樹脂部１２を覆うように透光性部材２０が設けられている。このような透光性部材２０は、例えば樹脂モールドによって好適に形成される。図４に示されている例では、透光性部材２０のうち反射板４０の上面よりも上に位置する部分が略半球形状を有している。この略半球形状部分は、上面領域２２と側面領域２４とを備えており、側面領域２４の少なくとも一部に低透過率部２６が形成されている。なお、図４に示した例では、透光性部材２０の一部が反射板４０の上面に沿って横方向に薄く延在している。透光性部材２０のうち反射板４０の開口部４４の内部を埋めている部分は、蛍光体樹脂部１２の表面および反射面４２と接触している。
本実施形態における基板３０は、ベース基板３２と、ベース基板３２上に形成された配線層３４とを備えている。ベース基板３２は、例えば、金属製の基板であり、配線層３４は、無機フィラーと樹脂とからなるコンポジット層の上に形成された配線パターン３６を含んでいる。ベース基板３２に金属基板を用い、配線層３４にコンポジット層を用いているのは、ＬＥＤチップ１０からの放熱性を向上させるためである。この例では、配線層３４は、多層配線基板となっており、最上層の配線パターン３６にＬＥＤチップ１０がフリップチップ実装されている。
なお、反射板４０と配線層３４との間にアンダーフィル（応力緩和層）を設けてもよい。アンダーフィルを設けることによって、金属製の反射板４０と配線層３４との間にある熱膨張差に起因する応力を緩和することができるとともに、反射板４０と最上層の配線パターン３６との間の電気的絶縁も確保することができる。
図４に示されるように、本実施形態では、蛍光体樹脂部１２の側面と、反射板４０の反射面４２とを離間させている。このような離間により、蛍光体樹脂部１２の形状は、反射板４０の反射面４２の形状によって拘束されずに、自由に設計することができ、その結果、色ムラを軽減する効果を得ることができる。蛍光体樹脂部１２の側面と、反射板４０の反射面４２とが離間したＬＥＤ照明光源は、米国特許出願公開ＵＳ２００４／０１００１９２Ａ１に開示されているので、その全体をここに援用する。
蛍光体樹脂部１２は「略円柱形状」を有しているが、本明細書における「略円柱形状」は、基板主面に平行な断面が真円である構造に限定されず、断面が６個以上の頂点を有する多角形である構造を含む。頂点が６個以上の多角形であれば、実質的に軸対称性があるため、「円柱」と同一視できるからできる。
超音波フリップチップ実装によってＬＥＤチップ１０を基板３０に実装するとき、超音波振動によってＬＥＤチップ１０が基板主面に平行な面内で回動してしまうことがある。このような場合、蛍光体樹脂部１２が三角柱または四角柱の形状を有していると、ＬＥＤチップ１０と蛍光樹脂部１２との配置関係によって配光特性が影響を受けやすい。しかし、蛍光樹脂部１２が略円柱形状を有していれば、ＬＥＤチップ１２の向き基板主面に平行な面内で画回転しても、蛍光樹脂部１２とＬＥＤチップ１２との相互配置関係に大きな変化は生じず、配向特性に影響が発生しにくい。
図３から４には、それぞれ、単一のＬＥＤチップ１２が記載されているが、ＬＥＤ照明光源１００は、複数個のＬＥＤチップ１０を備えていてもよい。具体的には、図４に示した構造を一つのユニットとして、それを二次元的に（例えば行および列状に）配列させてもよい。
図５は、２次元的に配列された複数個のＬＥＤチップ（ＬＥＤ群またはＬＥＤクラスタ）を備えるカード型ＬＥＤ照明光源１００の一例を示している。基板３０には、各々が不図示の各ＬＥＤチップを覆う複数の透光性部材２０が設けられている。透光性部材２０の略半球部位における側面領域２４には、低透過率部２６が形成されているので、このカード型ＬＥＤ照明光源１００はグレア抑制機能を有している。この例では、基板上に配列された全てのＬＥＤチップについて、対応する透光性部材２０の側面領域２４に低透過率部２６が形成されているが、本発明は、このような場合に限定されない。グレア抑制効果は、少なくともＬＥＤ群の最外周部に位置する透光性部材の側面領域２４に低透過率部２６を設けることによって得ることができる。
カード型ＬＥＤ照明光源１００の表面には、配線パターン３６に電気的に接続され、ＬＥＤチップ１０に電力を供給するための給電端子３８が設けられている。カード型ＬＥＤ照明光源１００を使用する場合には、ＬＥＤ照明光源１００を着脱可能に挿入できるコネクタ（不図示）と点灯回路（不図示）とを電気的に接続し、そのコネクタにガード型ＬＥＤ照明光源１００を挿入して使用すればよい。
図５に示すようなＬＥＤ照明光源１００を、例えばダウンライトで使用する場合を考える。この場合、ＬＥＤ照明光源１００の中心から垂らした鉛直方向（基板３０の法線方向）を基準として、角度６５度の付近で、ＬＥＤ照明光源１００の輝度が２４０００ｃｄ／ｍ２以下なるように、好ましくは５３００ｃｄ／ｍ２以下（さらに好ましくは２４００ｃｄ／ｍ２以下）となるように、低透過率部２６を透光性部材２０に形成することが好ましい。２４０００ｃｄ／ｍ２以下にすることにより、Ｇ分類におけるＧ２の条件を満たすことができる。そして、５３００ｃｄ／ｍ２以下および２４００ｃｄ／ｍ２以下にすることにより、それぞれ、Ｇ分類におけるＧ１およびＧ０の条件を満たすことができる。
なお、Ｇ分類とは、屋内照明の不快グレアの評価方式における輝度規制方式によるものであり、ＣＩＥグレアセイフガードシステムに準拠しつつ我が国の実績を加味して簡略したグレア分類である。Ｇ０、Ｇ１は、ルーバやプリズムパネルなどによってグレアを十分に制限した照明器具であり、Ｇ２は、下面解放形照明器具のように照明器具を水平方向から見たときにランプが見えないようにしてグレアを低減した照明器具である。なお、Ｇ３は、ランプが露出してグレアを制限していない照明器具である。
図６に示すように、反射板４０の開口部４４に透光性部材２０を設けた構成では、透光性部材２０のうち、反射板４０の上面から上方に突出する部分（略半球部位）における側面領域２４の略全部または全部に低透過率部２６を形成することができる。
図７は、透光性部材２０のうち反射板４０の上面に沿って広がる部分にも低透過率部２６を形成した例を示している。このような構成を採用することにより、反射板４０の上方から漏れ出る斜め方向の光を抑制することが可能である。
図８は、低透過率部２６として機能するプリズムパネルを設けた例を示している。
プリズムパネルは光散乱を引き起こすため、きらきらときらめく効果が生じる。これにより、明るさ向上効果が生まれる。
観測者（ユーザー）がグレアを感じやすい放射角を考慮して、低透過率部２６の形成位置を決定することも効果的である。一般に、観測者が照明光源から離れているとき、輝度は弱いのでグレアは発生しにくい。しかし、観測者が照明光源の真下にいるとき、輝度は高いが、観察者が顔を天井に向けなければ、直接光が観察者の目に入ることは少ない。したがって、所定範囲内の角度で放射される光を抑制することにより、全体の光の量をそれほど落とさずに効果的にグレアを抑制することが可能となる。
図９は、本実施形態のＬＥＤ照明光源１００における放射角θを表している。図中の矢印５０が延びる方向は、ＬＥＤチップ１０を通る光軸となる方向であり、放射角θが０°の角度である。なお、矢印５０は、ＬＥＤ照明光源１００を天面から真下へと照射する場合に、ＬＥＤ照明光源１００の直下を示す方向である。
次に、図１０を参照しながら、ＬＥＤ照明光源を天面から真下へと照射し、観測者が作業面を観測して作業する場合を説明する。
観測者が作業台で作業するとき、観測者の眼５２から机上面５１までの高さｈ１を仮に３０ｃｍとし、作業面５４を垂直面から４５°の角度で観測したとする。ＬＥＤ照明光源の形態が卓上スタンドと仮定したとき、机上面５１からの高さｈ２は約５０ｃｍとなり、観測者の眼５２に届くＬＥＤ照明光源の放射角θは５６°となる。一方、観測者の眼５２における眼球上面側の視野角は視点中心から最大１００°である。そのとき、作業しながらＬＥＤ照明光源を認知できる高さｈ４は机上面５１から７２ｃｍであり、放射角θは３５°である。つまり、作業中は机上面５１から７２ｃｍ以上の照明光源についてはグレアを特に気にしなくてよいことになる。
したがって、作業中の観測者に対するグレアの軽減を論じる上では、机上面５１からの高さが５０ｃｍ〜７２ｃｍにあるＬＥＤ照明光源について考慮することが重要である。その場合、観測者の視野内に入ってくるＬＥＤ照明光源の放射角θは３５°〜５６°である。これは、４５°±１０°として記載することもできる。なお、放射角θが４５°に対応する机上面５１からの高さｈ３は６０ｃｍである。作業中における観測者の眼球の上下運動、首の上下運動を考慮すれば、放射角θが４５°±１５°の輝度を規制することで、作業面５４への照射強度に影響を与えることなく、観測者へのＬＥＤ照明光源からのグレアを低減することができる。
以上のことから、グレアを更に抑制できるＬＥＤ照明光源１００を実現するために、低透過率部２６は、放射角θが４５°付近（例えば、θ＝４５°±１５°）に形成されていることが好ましい。積極的にグレアを抑制する場合には、図１１に示すように、放射角θが４５°付近の側面領域２４には、透過率が０％であるマスク（遮光部）を低透過率部２６として形成することも好ましい。マスクとして機能する低透過率部２６は、例えば、主に青色光を吸収する顔料を混ぜた樹脂（例えば、エポキシ樹脂）によって形成することができる。
さらに、ＬＥＤ照明光源の直下に位置する領域でのグレアを抑制するために、図１２に示すように、上面領域２２の少なくとも一部に拡散面２７を形成してもよい。具体的には、上面領域２２を乳白にしたり、上面領域２２にプリズムパネルを設ければよい。あるいは、上面領域２２の輝度が例えば１００００ｃｄ／ｍ２以下に低減されるように上面領域２２の光透過率を低く設定してもよい。反射板４０の反射面４２を拡散面から形成してもよい。
上面領域２２は、基板３０の上方から見ておおよそ正面を向いているが、略半球部位や、正面を認定しづらい砲弾型形状部位などのような場合、上面領域２２の位置を特定することが難しい場合がある。このような場合、透光性部座員放射角θが１５°以内となる領域を上面領域２２と規定してもよい。
（実施形態２）
以下、透光性部材２０が平坦な上面領域２２を有するＬＥＤ照明光源の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態におけるＬＥＤ照明光源１００の断面図であり、図１４は、ＬＥＤ照明光源１００の斜視図である。
本実施形態では、図１３および図１４に示すように、基板３０の主面に垂直な面に平行な面における透光性部材２０の断面が略台形状である。透光性部材２０の側面領域２４の一部には、前述の実施形態と同様に低透過率部２６が形成されている。このため、ＬＥＤ照明光源１００から出る光を効果的に基板３０の法線方向（放射角θ＝０°）に向けることができ、その結果、グレアを抑制することができる。
本実施形態では、透光性部材２０の側面領域２４の一部が低透過率部２６として機能するが、図１５に示すように、側面領域２４の全部が低透過率部２６として機能するようにしても良い。また、上面領域２２に拡散面を形成してよい。
（実施形態３）
上記の各実施形態におけるＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する場合、例えば、図１６、図１７および図１８に示すような形態を採用することができる。この例におけるＬＥＤ照明光源１００は、カード型ＬＥＤ照明光源であり、図１６は、卓上スタンドの構成の一例を示している。また、図１７は、直管蛍光灯と置き換えできる構成の一例を示しており、図１８は、丸管蛍光灯と置き換えできる構成の一例を示している。
図１６に示す例では、本体部６０に設けられた受容部６４にカード型ＬＥＤ照明光源１００が差し込まれてセットされ、点灯可能な状態となる。
図１７および図１８に示す例では、本体部６０に設けられたスロット６５を通じてカード型ＬＥＤ照明光源１００がセットされ、点灯可能な状態となる。本体部６０には、商用電源が接続されており、点灯回路も内蔵されている。カード型ＬＥＤ照明光源１００は、グレア抑制機能を有しているので、図１６、図１７および図１８に示す形態でも、グレアを抑制することができる。
なお、上記実施形態では、ＬＥＤチップ１０としてベアチップＬＥＤを用いて、それを基板３０に実装させた形態のものを例に説明したが、グレア抑制の効果はその形態に限らず、他の形態においても得られるものである。
（実施形態４）
前述の各実施形態における各ＬＥＤ照明光源１００は、反射板４０を備えているが、反射板４０を備えない場合でも、本発明の効果を得ることができる。
図１９は、リードフレーム６２ａ、６２ｂを含む砲弾型ＬＥＤ光源１１０の構成を示している。本実施形態でも、ＬＥＤチップ１０は、蛍光体樹脂（不図示）および透光性部材２０によって覆われている。透光性部材２０の上面領域２２は、砲弾型を規定する曲面形状を有しているが、透光性部材２０の側面領域２４の少なくとも一部には低透過率部２６が形成されている。ＬＥＤチップ１０は、一方のリードフレーム６２ｂ側に載置され、もう一方のリードフレーム６２ａとボンディングワイヤ７２によって接続されている。本実施形態のように、反射板を備えナイ場合でも、グレアの発生を抑制できる。
（実施形態５）
図２０は、チップタイプのＬＥＤ光源１２０を示している。図２０に示されているＬＥＤチップ１０は、表面実装型の電極構造を有しており、配線パターン７０が形成された基板３０上に載置されている。ＬＥＤチップ１０は、基板表面側および基板裏面側に電極端子を有しており、そのうちの一方が配線パターン７０の一部に直接または半田などを介して接続されている。また、ＬＥＤチップ１０の基板表面側端子および基板裏面側の他方は、ボンディングワイヤ７２によって配線パターン７０の他の一部に接続されている。この例でも、ＬＥＤチップ１０および蛍光体樹脂部（不図示）を覆うように透光性部材２０が形成されており、この透光性部材２０の側面領域２４の少なくとも一部に低透過率部２６が形成されているため、グレアの発生を抑制することができる。
本発明によれば、グレアを抑制したＬＥＤ照明光源を提供することができるので、一般照明用のＬＥＤ照明光源の普及などに寄与することができる。
本発明は、ＬＥＤ照明光源に関し、特に、一般照明用の白色光源として好適に使用され得るＬＥＤ照明光源に関する。
発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ素子」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。ＬＥＤ素子を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子、および青色ＬＥＤ素子を近接するように配置し、拡散混色を行えばよい。しかし、各ＬＥＤ素子が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色ムラが生じやすいという問題がある。すなわち、各ＬＥＤ素子からの発光が不均一になって混色がうまくいかないと、色ムラが生じた白色発光となってしまう。このような色ムラの問題を解消するために、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特許文献１に開示されている技術によれば、青色ＬＥＤ素子からの発光と、その発光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている。この技術では、１種類のＬＥＤ素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類のＬＥＤ素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色ムラの問題を解消することができる。
特許文献２に開示された砲弾型ＬＥＤ照明光源は、図１に示すような構成を有している。すなわち、図１に示した砲弾型ＬＥＤ照明光源２００は、ＬＥＤ素子１２１と、ＬＥＤ素子１２１をカバーする砲弾型の透明容器１２７と、ＬＥＤ素子１２１に電流を供給するためのリードフレーム１２２ａ、１２２ｂとから構成されており、そして、ＬＥＤ素子１２１が搭載されるフレーム１２２ｂのマウント部には、ＬＥＤ素子１２１の発光を矢印Ｄの方向に反射するカップ型反射板１２３が設けられている。ＬＥＤ素子１２１は、蛍光物質１２６が分散した第１の樹脂部１２４によって封止されており、第１の樹脂部１２４は、第２の樹脂部１２５によって覆われている。ＬＥＤ素子１２１から青色が発光される場合に、その光によって蛍光物質１２６が黄色を発光すると、両方の色が混じりあって白色が得られる。
特開平１０−２４２５１３号公報 特許第２９９８６９６号明細書
色ムラの少ない白色ＬＥＤ素子の開発によって、ＬＥＤ照明光源は、画像表示装置のバックライトや車両のヘッドライトの用途だけでなく、広く一般照明用としても用いられるようになってきており、また、最近の白色ＬＥＤ素子の研究・開発の進展によって、光束についても十分なものが得られるようになってきた。
しかしながら、従来のＬＥＤ照明光源に対して本願発明者が更なる検討を加えた結果、次のようなことがわかった。すなわち、ＬＥＤ照明光源に対して色ムラ防止や光束向上ばかりに注意が払われていたが、一般照明として用いるには快適性の観点も必要であり、その点に配慮を欠いていた。具体的には、観測者にとって不快なまぶしさ（グレア）の点に注意が払われていなかった。つまり、一般照明用光源は、単に、色ムラがなく、明るければよいというものではなく、観測者に不快な感じを与えてしまっては好ましくない。
「グレア」とは、視野の中に輝度が高い光源、反射物体などがあり、これらからの光が目に入ることによって対象が見えにくくなったり、まぶしくて不快を感じたりする状態をいう。ＬＥＤ素子から出射する光を用いるＬＥＤ照明光源は、指向性が強いので、机などの作業対象に照射する場合には、周囲の人の目に直接に光が入るようなことは少なく、グレアは発生しにくいと予想される。しかし、ＬＥＤ照明光源を室内全体にわたって照射する場合、指向性が強い分、蛍光ランプのような指向性の弱い光がユーザーの目に入る場合と比較して、ユーザーは、ＬＥＤ照明光源によりグレアを感じてしまうことが多くなると予想される。
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、グレアを抑制することができるＬＥＤ照明光源を提供することにある。
本発明のＬＥＤ照明光源は、ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、前記ＬＥＤチップを覆う透光性部材とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記透光性部材の表面は、前記ＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面をも覆っている。
好ましい実施形態において、前記ＬＥＤチップを覆う波長変換部を更に有しており、
前記波長変換部は、前記ＬＥＤチップから出射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、前記蛍光体を分散させる樹脂とを有し、前記透光性部材によって覆われている。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記透光性部材に表面処理を施すことによって前記上面領域よりも透過率が低くなるように形成されている。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部の透過率は、実質的に０である。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から４５度の角度付近の領域に存在している。
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含んでおり、前記透光性部材における前記上面領域は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から１５度の角度以内の領域である。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域は、略平面の形状を有している。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の全体が、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域および前記反射面の少なくとも一方は、拡散面を有している。
好ましい実施形態において、前記波長変換部の側面と前記反射部材の反射面との間には間隙が存在しており、前記間隙は、前記透光性部材によって埋められている。
本発明の他のＬＥＤ照明光源は、基板と、前記基板上に二次元的に配列された複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤ群と、各々が各ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する複数の反射面を有する反射部材と、各々が各ＬＥＤチップを覆う複数の透光性部材とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記複数の透光性部材のうち、少なくとも前記ＬＥＤ群の最外周部に位置する透光性部材の表面は、対応するＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する。
好ましい実施形態において、前記複数の透光性部材は、前記反射部材の表面上で相互に結合している。
本発明のＬＥＤ照明光源によれば、ＬＥＤチップを覆う透光性部材の側面領域の少なくとも一部が、透光性部材の上面領域の透過率よりも低い透過率を有しているので、グレアを引き起こしやすい前記側面領域からの光の出射を制御することができる。その結果、本発明のＬＥＤ照明光源では、グレアの発生が効果的に抑制される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）
まず、図２および３を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第１の実施形態を説明する。図２は、本実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図であり、図３は、その斜視図である。
ＬＥＤ照明光源１００は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２と、蛍光体樹脂部１２を覆う透光性部材２０とを有している。
蛍光体樹脂部１２は、ＬＥＤチップ１０から放射された光を、当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、この蛍光体を分散させる樹脂とから構成されている。
透光性部材２０は、蛍光体樹脂部１２を大気から遮断（封止）する役割を担っており、例えば樹脂やガラスなどの材料を成形することによって形成される。本実施形態の透光性部材２０は、エポキシ樹脂から形成されている。本実施形態の透光性部材２０は、蛍光体樹脂部１２を封止し、大気から遮断する機能以外に、ＬＥＤチップ１０から放射される光を集光するレンズの機能も有している。
透光性部材２０の表面は、ＬＥＤチップ１０の上方に位置する上面領域２２と、上面領域２２から下方に位置する側面領域２４とを含んでいる。透光性部材２０における側面領域２４の少なくとも一部は、上面領域２２の透過率よりも低い透過率を有する部位（低透過率部２６）として機能する。このような低透過率部２６の存在により、透光性部材２０の側面領域２４を透過する光の強度は、上面領域２２を透過する光の強度よりも低減される。
ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトで使用する場合において、透光性部材２０の上面領域２２から出射される光は、専ら下方の対象物（被照明物）を照らすことになる。これに対し、透光性部材２０の側面領域２４から出射される光は周囲の人の目に直接入りやすい。このような側面領域２４から出射される光は、不快なグレアを生じさせやすいが、ＬＥＤ照明光源１００では、その不快なグレアの発生に影響の大きい側面領域２４からの光強度を低減している。
好ましい実施形態において、透光性部材２０は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含むように形成される。図示されている本実施形態では、光性部材２０の全体が略半球形状を有している。
透光性部材２０の低透過率部２６は、側面領域２４を周回するように帯状に延びている。この例では、側面領域２４の面積の３０％以上を低透過率部２６の面積が占めている。側面領域２４の略全て又は全てが低透過率部２６として機能するようにしてもよい。本実施形態では、低透過率部２６の上端と上面領域２２とが接しているが、低透過率部２６の上端と上面領域２２との間に側面領域２４の一部が存在しても良い。
低透過率部２６は、例えば透光性部材２０の側面領域２４に表面処理を施すことによって形成される。表面処理は、サンドブラスト処理、所定物質の蒸着、エンボス加工、化学研磨などであり得る。このような表面処理により、低透過率部２６の透過率を上面領域２２の透過率よりも低減することができる。低透過率部２６の透過率は、上面領域２２の透過率の例えば１０％以下に設定され得る。低透過率部２６の透過率は、低透過率部２６を透過する光に関する量（輝度や光束など）が所定値よりも小さくなるように任意の値に設定され得る。
低透過率部２６の形成は、透光性部材２０に対する表面処理以外の方法によっても実行され得る。例えば、透光性部材２０に分散材（例えば、シリカ、ＭｇＯなど）を付与し、その分散材の濃度を部位によって変えることにより、上面領域２２よりも透過率が低い低透過率部２６を形成することが可能である。また、低透過率部２６をマスク層（遮光部）から形成し、低透過率部２６の光の透過率を実質的に０にすることも可能である。
本実施形態のＬＥＤチップ１０は、ベアチップＬＥＤであり、基板３０上に配置されている。ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２、および、蛍光体樹脂部１２を覆う透光性部材２０も基板３０上に配置されている。本実施形態では、フリップチップ実装により、ＬＥＤチップ１０上の電極が基板３０の表面に形成された端子（不図示）に接触しており、ＬＥＤチップ１０のチップ裏面が蛍光体樹脂部１２によって覆われている。
ＬＥＤチップ１０は、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域の範囲内にピーク波長を有する光を放射するＬＥＤ素子である。蛍光体樹脂部１２に分散されている蛍光体は、波長３８０ｎから７８０ｎｍの可視領域の範囲内で、ＬＥＤチップ１０のピーク波長とは異なるピーク波長を有する光を出射する。
本実施形態のＬＥＤチップ１０は、青色の光を出射する青色ＬＥＤ素子である。蛍光体樹脂部１２に含有されている蛍光体は、青色の光を黄色の光に変換する黄色蛍光体である。ＬＥＤチップ１０から放射された青色の光と、蛍光体から放射された黄色の光とが混色することにより、白色の照明光が形成される。
ＬＥＤチップ１０は、典型的には、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料から作製されたＬＥＤチップであり、例えば波長４６０ｎｍの光を出射する。ＬＥＤチップ１０として青色を発するＬＥＤチップを用いる場合、蛍光体としては、（Ｙ・Ｓｍ）3（Ａｌ・Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ0.39Ｇｄ0.57Ｃｅ0.03Ｓｍ0.01）3Ａｌ5Ｏ12などを好適に用いることができる。
本実施形態における蛍光体樹脂部１２は、略円柱形状を有している（図３参照）。ＬＥＤチップ１０の平面的な寸法が例えば約０．３ｍｍ×約０．３ｍｍのときに、蛍光体樹脂部１２の直径は例えば約０．７ｍｍ〜約０．９ｍｍに設定され得る。その場合、透光性部材２０の大きさは、例えば、高さ１〜１５ｍｍ、直径２〜７ｍｍに設定され得る。
本実施形態では、透光性部材２０の周囲にＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射面を有する反射板が設けられているが、図２および図３では、簡単のため、記載が省略されている。
図４は、反射面４２を有する反射板４０の構成例を示す断面図である。図示されている例では、反射面４２を有する反射板４０が基板３０上に配置される。反射板４０には、ＬＥＤチップ１０を覆う蛍光体樹脂部１２を収納する開口部４４が形成されている。開口部４４を規定する側面が、ＬＥＤチップ１０から出射される光を反射する反射面４２として機能する。反射板４０は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、またはこれらの合金などの金属から形成されるが、樹脂から形成されてもよい。
反射板４０の開口部４４には、蛍光体樹脂部１２を覆うように透光性部材２０が設けられている。このような透光性部材２０は、例えば樹脂モールドによって好適に形成される。図４に示されている例では、透光性部材２０のうち反射板４０の上面よりも上に位置する部分が略半球形状を有している。この略半球形状部分は、上面領域２２と側面領域２４とを備えており、側面領域２４の少なくとも一部に低透過率部２６が形成されている。なお、図４に示した例では、透光性部材２０の一部が反射板４０の上面に沿って横方向に薄く延在している。透光性部材２０のうち反射板４０の開口部４４の内部を埋めている部分は、蛍光体樹脂部１２の表面および反射面４２と接触している。
本実施形態における基板３０は、ベース基板３２と、ベース基板３２上に形成された配線層３４とを備えている。ベース基板３２は、例えば、金属製の基板であり、配線層３４は、無機フィラーと樹脂とからなるコンポジット層の上に形成された配線パターン３６を含んでいる。ベース基板３２に金属基板を用い、配線層３４にコンポジット層を用いているのは、ＬＥＤチップ１０からの放熱性を向上させるためである。この例では、配線層３４は、多層配線基板となっており、最上層の配線パターン３６にＬＥＤチップ１０がフリップチップ実装されている。
なお、反射板４０と配線層３４との間にアンダーフィル（応力緩和層）を設けてもよい。アンダーフィルを設けることによって、金属製の反射板４０と配線層３４との間にある熱膨張差に起因する応力を緩和することができるとともに、反射板４０と最上層の配線パターン３６との間の電気的絶縁も確保することができる。
図４に示されるように、本実施形態では、蛍光体樹脂部１２の側面と、反射板４０の反射面４２とを離間させている。このような離間により、蛍光体樹脂部１２の形状は、反射板４０の反射面４２の形状によって拘束されずに、自由に設計することができ、その結果、色ムラを軽減する効果を得ることができる。蛍光体樹脂部１２の側面と、反射板４０の反射面４２とが離間したＬＥＤ照明光源は、米国特許出願公開ＵＳ２００４／０１００１９２Ａ１に開示されているので、その全体をここに援用する。
蛍光体樹脂部１２は「略円柱形状」を有しているが、本明細書における「略円柱形状」は、基板主面に平行な断面が真円である構造に限定されず、断面が６個以上の頂点を有する多角形である構造を含む。頂点が６個以上の多角形であれば、実質的に軸対称性があるため、「円柱」と同一視できるからできる。
超音波フリップチップ実装によってＬＥＤチップ１０を基板３０に実装するとき、超音波振動によってＬＥＤチップ１０が基板主面に平行な面内で回動してしまうことがある。このような場合、蛍光体樹脂部１２が三角柱または四角柱の形状を有していると、ＬＥＤチップ１０と蛍光樹脂部１２との配置関係によって配光特性が影響を受けやすい。しかし、蛍光樹脂部１２が略円柱形状を有していれば、ＬＥＤチップ１２の向き基板主面に平行な面内で画回転しても、蛍光樹脂部１２とＬＥＤチップ１２との相互配置関係に大きな変化は生じず、配向特性に影響が発生しにくい。
図３から４には、それぞれ、単一のＬＥＤチップ１２が記載されているが、ＬＥＤ照明光源１００は、複数個のＬＥＤチップ１０を備えていてもよい。具体的には、図４に示した構造を一つのユニットとして、それを二次元的に（例えば行および列状に）配列させてもよい。
図５は、２次元的に配列された複数個のＬＥＤチップ（ＬＥＤ群またはＬＥＤクラスタ）を備えるカード型ＬＥＤ照明光源１００の一例を示している。基板３０には、各々が不図示の各ＬＥＤチップを覆う複数の透光性部材２０が設けられている。透光性部材２０の略半球部位における側面領域２４には、低透過率部２６が形成されているので、このカード型ＬＥＤ照明光源１００はグレア抑制機能を有している。この例では、基板上に配列された全てのＬＥＤチップについて、対応する透光性部材２０の側面領域２４に低透過率部２６が形成されているが、本発明は、このような場合に限定されない。グレア抑制効果は、少なくともＬＥＤ群の最外周部に位置する透光性部材の側面領域２４に低透過率部２６を設けることによって得ることができる。
カード型ＬＥＤ照明光源１００の表面には、配線パターン３６に電気的に接続され、ＬＥＤチップ１０に電力を供給するための給電端子３８が設けられている。カード型ＬＥＤ照明光源１００を使用する場合には、ＬＥＤ照明光源１００を着脱可能に挿入できるコネクタ（不図示）と点灯回路（不図示）とを電気的に接続し、そのコネクタにガード型ＬＥＤ照明光源１００を挿入して使用すればよい。
図５に示すようなＬＥＤ照明光源１００を、例えばダウンライトで使用する場合を考える。この場合、ＬＥＤ照明光源１００の中心から垂らした鉛直方向（基板３０の法線方向）を基準として、角度６５度の付近で、ＬＥＤ照明光源１００の輝度が２４０００ｃｄ／ｍ2以下なるように、好ましくは５３００ｃｄ／ｍ2以下（さらに好ましくは２４００ｃｄ／ｍ2以下）となるように、低透過率部２６を透光性部材２０に形成することが好ましい。２４０００ｃｄ／ｍ2以下にすることにより、Ｇ分類におけるＧ２の条件を満たすことができる。そして、５３００ｃｄ／ｍ2以下および２４００ｃｄ／ｍ2以下にすることにより、それぞれ、Ｇ分類におけるＧ１およびＧ０の条件を満たすことができる。
なお、Ｇ分類とは、屋内照明の不快グレアの評価方式における輝度規制方式によるものであり、ＣＩＥグレアセイフガードシステムに準拠しつつ我が国の実績を加味して簡略したグレア分類である。Ｇ０、Ｇ１は、ルーバやプリズムパネルなどによってグレアを十分に制限した照明器具であり、Ｇ２は、下面解放形照明器具のように照明器具を水平方向から見たときにランプが見えないようにしてグレアを低減した照明器具である。なお、Ｇ３は、ランプが露出してグレアを制限していない照明器具である。
図６に示すように、反射板４０の開口部４４に透光性部材２０を設けた構成では、透光性部材２０のうち、反射板４０の上面から上方に突出する部分（略半球部位）における側面領域２４の略全部または全部に低透過率部２６を形成することができる。
図７は、透光性部材２０のうち反射板４０の上面に沿って広がる部分にも低透過率部２６を形成した例を示している。このような構成を採用することにより、反射板４０の上方から漏れ出る斜め方向の光を抑制することが可能である。
図８は、低透過率部２６として機能するプリズムパネルを設けた例を示している。プリズムパネルは光散乱を引き起こすため、きらきらときらめく効果が生じる。これにより、明るさ向上効果が生まれる。
観測者（ユーザー）がグレアを感じやすい放射角を考慮して、低透過率部２６の形成位置を決定することも効果的である。一般に、観測者が照明光源から離れているとき、輝度は弱いのでグレアは発生しにくい。しかし、観測者が照明光源の真下にいるとき、輝度は高いが、観察者が顔を天井に向けなければ、直接光が観察者の目に入ることは少ない。したがって、所定範囲内の角度で放射される光を抑制することにより、全体の光の量をそれほど落とさずに効果的にグレアを抑制することが可能となる。
図９は、本実施形態のＬＥＤ照明光源１００における放射角θを表している。図中の矢印５０が延びる方向は、ＬＥＤチップ１０を通る光軸となる方向であり、放射角θが０°の角度である。なお、矢印５０は、ＬＥＤ照明光源１００を天面から真下へと照射する場合に、ＬＥＤ照明光源１００の直下を示す方向である。
次に、図１０を参照しながら、ＬＥＤ照明光源を天面から真下へと照射し、観測者が作業面を観測して作業する場合を説明する。
観測者が作業台で作業するとき、観測者の眼５２から机上面５１までの高さｈ１を仮に３０ｃｍとし、作業面５４を垂直面から４５°の角度で観測したとする。ＬＥＤ照明光源の形態が卓上スタンドと仮定したとき、机上面５１からの高さｈ２は約５０ｃｍとなり、観測者の眼５２に届くＬＥＤ照明光源の放射角θは５６°となる。一方、観測者の眼５２における眼球上面側の視野角は視点中心から最大１００°である。そのとき、作業しながらＬＥＤ照明光源を認知できる高さｈ４は机上面５１から７２ｃｍであり、放射角θは３５°である。つまり、作業中は机上面５１から７２ｃｍ以上の照明光源についてはグレアを特に気にしなくてよいことになる。
したがって、作業中の観測者に対するグレアの軽減を論じる上では、机上面５１からの高さが５０ｃｍ〜７２ｃｍにあるＬＥＤ照明光源について考慮することが重要である。その場合、観測者の視野内に入ってくるＬＥＤ照明光源の放射角θは３５°〜５６°である。これは、４５°±１０°として記載することもできる。なお、放射角θが４５°に対応する机上面５１からの高さｈ３は６０ｃｍである。作業中における観測者の眼球の上下運動、首の上下運動を考慮すれば、放射角θが４５°±１５°の輝度を規制することで、作業面５４への照射強度に影響を与えることなく、観測者へのＬＥＤ照明光源からのグレアを低減することができる。
以上のことから、グレアを更に抑制できるＬＥＤ照明光源１００を実現するために、低透過率部２６は、放射角θが４５°付近（例えば、θ＝４５°±１５°）に形成されていることが好ましい。積極的にグレアを抑制する場合には、図１１に示すように、放射角θが４５°付近の側面領域２４には、透過率が０％であるマスク（遮光部）を低透過率部２６として形成することも好ましい。マスクとして機能する低透過率部２６は、例えば、主に青色光を吸収する顔料を混ぜた樹脂（例えば、エポキシ樹脂）によって形成することができる。
さらに、ＬＥＤ照明光源の直下に位置する領域でのグレアを抑制するために、図１２に示すように、上面領域２２の少なくとも一部に拡散面２７を形成してもよい。具体的には、上面領域２２を乳白にしたり、上面領域２２にプリズムパネルを設ければよい。あるいは、上面領域２２の輝度が例えば１００００ｃｄ／ｍ2以下に低減されるように上面領域２２の光透過率を低く設定してもよい。反射板４０の反射面４２を拡散面から形成してもよい。
上面領域２２は、基板３０の上方から見ておおよそ正面を向いているが、略半球部位や、正面を認定しづらい砲弾型形状部位などのような場合、上面領域２２の位置を特定することが難しい場合がある。このような場合、透光性部座員放射角θが１５°以内となる領域を上面領域２２と規定してもよい。
（実施形態２）
以下、透光性部材２０が平坦な上面領域２２を有するＬＥＤ照明光源の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態におけるＬＥＤ照明光源１００の断面図であり、図１４は、ＬＥＤ照明光源１００の斜視図である。
本実施形態では、図１３および図１４に示すように、基板３０の主面に垂直な面に平行な面における透光性部材２０の断面が略台形状である。透光性部材２０の側面領域２４の一部には、前述の実施形態と同様に低透過率部２６が形成されている。このため、ＬＥＤ照明光源１００から出る光を効果的に基板３０の法線方向（放射角θ＝０°）に向けることができ、その結果、グレアを抑制することができる。
本実施形態では、透光性部材２０の側面領域２４の一部が低透過率部２６として機能するが、図１５に示すように、側面領域２４の全部が低透過率部２６として機能するようにしても良い。また、上面領域２２に拡散面を形成してよい。
（実施形態３）
上記の各実施形態におけるＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する場合、例えば、図１６、図１７および図１８に示すような形態を採用することができる。この例におけるＬＥＤ照明光源１００は、カード型ＬＥＤ照明光源であり、図１６は、卓上スタンドの構成の一例を示している。また、図１７は、直管蛍光灯と置き換えできる構成の一例を示しており、図１８は、丸管蛍光灯と置き換えできる構成の一例を示している。
図１６に示す例では、本体部６０に設けられた受容部６４にカード型ＬＥＤ照明光源１００が差し込まれてセットされ、点灯可能な状態となる。
図１７および図１８に示す例では、本体部６０に設けられたスロット６５を通じてカード型ＬＥＤ照明光源１００がセットされ、点灯可能な状態となる。本体部６０には、商用電源が接続されており、点灯回路も内蔵されている。カード型ＬＥＤ照明光源１００は、グレア抑制機能を有しているので、図１６、図１７および図１８に示す形態でも、グレアを抑制することができる。
なお、上記実施形態では、ＬＥＤチップ１０としてベアチップＬＥＤを用いて、それを基板３０に実装させた形態のものを例に説明したが、グレア抑制の効果はその形態に限らず、他の形態においても得られるものである。
（実施形態４）
前述の各実施形態における各ＬＥＤ照明光源１００は、反射板４０を備えているが、反射板４０を備えない場合でも、本発明の効果を得ることができる。
図１９は、リードフレーム６２ａ、６２ｂを含む砲弾型ＬＥＤ光源１１０の構成を示している。本実施形態でも、ＬＥＤチップ１０は、蛍光体樹脂（不図示）および透光性部材２０によって覆われている。透光性部材２０の上面領域２２は、砲弾型を規定する曲面形状を有しているが、透光性部材２０の側面領域２４の少なくとも一部には低透過率部２６が形成されている。ＬＥＤチップ１０は、一方のリードフレーム６２ｂ側に載置され、もう一方のリードフレーム６２ａとボンディングワイヤ７２によって接続されている。本実施形態のように、反射板を備えナイ場合でも、グレアの発生を抑制できる。
（実施形態５）
図２０は、チップタイプのＬＥＤ光源１２０を示している。図２０に示されているＬＥＤチップ１０は、表面実装型の電極構造を有しており、配線パターン７０が形成された基板３０上に載置されている。ＬＥＤチップ１０は、基板表面側および基板裏面側に電極端子を有しており、そのうちの一方が配線パターン７０の一部に直接または半田などを介して接続されている。また、ＬＥＤチップ１０の基板表面側端子および基板裏面側の他方は、ボンディングワイヤ７２によって配線パターン７０の他の一部に接続されている。この例でも、ＬＥＤチップ１０および蛍光体樹脂部（不図示）を覆うように透光性部材２０が形成されており、この透光性部材２０の側面領域２４の少なくとも一部に低透過率部２６が形成されているため、グレアの発生を抑制することができる。
本発明によれば、グレアを抑制したＬＥＤ照明光源を提供することができるので、一般照明用のＬＥＤ照明光源の普及などに寄与することができる。
従来の砲弾型ＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るカード型ＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 観測者が作業面を観測して作業する場合の照明光源、観察者、被照明物との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 ＬＥＤ照明光源１００をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１１０の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１２０の構成を模式的に示す斜視図である。
符号の説明
１０ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）
１２ 蛍光体樹脂部
２０ 透光性部材
２２ 透光性部材の上面領域
２４ 透光性部材の側面領域
２６ 低透過率部
２７ 拡散面
３０ 基板
３２ ベース基板
３４ 配線層
３６ 配線パターン
３８ 給電端子
４０ 反射板
４２ 反射面
４４ 開口部
６０ 本体部
６２ａ リードフレーム
６２ｂ リードフレーム
６４ 受容部
６５ スロット
７０ 配線パターン
７２ ボンディングワイヤ
１００，１１０，１２０ 照明光源
２００ 照明光源

Claims (13)

  1. ＬＥＤチップと、
    前記ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、
    前記ＬＥＤチップを覆う透光性部材と、
    を備えたＬＥＤ照明光源であって、
    前記透光性部材の表面は、前記ＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する、ＬＥＤ照明光源。
  2. 前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面をも覆っている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  3. 前記ＬＥＤチップを覆う波長変換部を更に有しており、
    前記波長変換部は、前記ＬＥＤチップから出射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、前記蛍光体を分散させる樹脂とを有し、前記透光性部材によって覆われている、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明光源。
  4. 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記透光性部材に表面処理を施すことによって前記上面領域よりも透過率が低くなるように形成されている、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  5. 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部の透過率は、実質的に０である、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  6. 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から４５度の角度付近の領域に存在している、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  7. 前記透光性部材は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含んでおり、
    前記透光性部材における前記上面領域は、前記ＬＥＤチップを通る光軸から１５度の角度以内の領域である、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  8. 前記透光性部材における前記上面領域は、略平面の形状を有している、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  9. 前記透光性部材における前記側面領域の全体が、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  10. 前記透光性部材における前記上面領域および前記反射面の少なくとも一方は、拡散面を有している、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
  11. 前記波長変換部の側面と前記反射部材の反射面との間には間隙が存在しており、
    前記間隙は、前記透光性部材によって埋められている、請求項３に記載のＬＥＤ照明光源。
  12. 基板と、
    前記基板上に二次元的に配列された複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤ群と、
    各々が各ＬＥＤチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する複数の反射面を有する反射部材と、
    各々が各ＬＥＤチップを覆う複数の透光性部材と、
    を備えたＬＥＤ照明光源であって、
    前記複数の透光性部材のうち、少なくとも前記ＬＥＤ群の最外周部に位置する透光性部材の表面は、対応するＬＥＤチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する、ＬＥＤ照明光源。
  13. 前記複数の透光性部材は、前記反射部材の表面上で相互に結合している、請求項１１に記載のＬＥＤ照明光源。
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