照明装置
【課題】 照射される領域においてグラデーションの差を低減することが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 照明装置１は、長尺状の第１基板２と、第１基板２の長手方向に沿って第１基板２の長手方向の辺に隣接して設けられた長尺状の第２基板３と、第１基板２上および第２基板上３に両基板の長手方向に沿って設けられた複数の半導体発光素子４と、複数の半導体発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバー５と、を備えている。また、透光性カバー５は、長手方向に直交する断面において、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｂが中央部５ｆ１よりも透過率が大きく形成されている。
【解決手段】 照明装置１は、長尺状の第１基板２と、第１基板２の長手方向に沿って第１基板２の長手方向の辺に隣接して設けられた長尺状の第２基板３と、第１基板２上および第２基板上３に両基板の長手方向に沿って設けられた複数の半導体発光素子４と、複数の半導体発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバー５と、を備えている。また、透光性カバー５は、長手方向に直交する断面において、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｂが中央部５ｆ１よりも透過率が大きく形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置および照明装置の開発が進められている（例えば、特許文献１を参照）。半導体発光装置を有する照明装置は、指向性に優れており、半導体発光装置の正面の輝度が大きくなる特徴がある。そのため、平板上に複数の半導体発光装置を実装した照明装置は、特に暗い場所では、照射された領域において、半導体発光装置から照射される光が多い領域と、照射される光が少ない領域との間で明暗が発生することによってグラデーションの差が出やすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、照射される領域においてグラデーションの差を低減することが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、長尺状の第１基板と、前記第１基板の長手方向の辺に沿って隣接して設けられた長尺状の第２基板と、前記第１基板上および前記第２基板上に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子と、前記複数の発光素子を覆うように、前記第１基板および前記第２基板の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバーとを備え、前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、中央部の周辺領域に位置する周辺部の透過率が前記中央部の透過率よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、照射される領域においてグラデーションの差を低減することが可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図２】図１の照明装置から透光性カバーを取り外した状態を示した概観斜視図である。
【図３】図１の筐体を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図１のＸ１−Ｘ１’に沿った断面図である。
【図５】照明装置の一部を分解した照明装置の概観斜視図である。
【図６】基板上に設けられた半導体発光素子を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図７】リフレクターの一部を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光素子を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図であって、半導体発光素子の内部を示している。
【図９】図８に示した半導体発光素子をＸ２−Ｘ２’に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１０】
照明装置１は、長尺状の第１基板２と、第１基板２の長手方向の辺に沿って、この第１基板２の長手方向の辺に隣接して設けられた長尺状の第２基板３と、第１基板２上および第２基板上３に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子４と、複数の発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバー５とを備えている。また、透光性カバー５は、長手方向に直交する断面において、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｆ２の透過率が中央部５ｆ１の透過率よりも大きくなるように形成されている。
【００１１】
第１基板２および第２基板３は、筐体６内に実装される。そして、筐体６が、外部に接続される。筐体６は、長尺状の基体であって内部に、第１基板２を設ける内部空間と第２基板３を設ける内部空間とが別々になるように隔壁６ａが形成されている。そして、筐体６は、各内部空間に複数の部材を設けることができ、各内部空間上のそれぞれに上部が開口した開口縁が形成されている。または、筐体６は、第１基板２および第２基板３が設けられる内部空間が１つの空間として形成されてもよい。そして、筐体６は、内部空間の底部に第１基板２や第２基板３、複数の部材を設けることができる。筐体６は、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、あるいはプラスチックまたは樹脂等から構成されている。
【００１２】
筐体６は、平面視して長手方向の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、筐体６は、上下方向の長さが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。なお、筐体６の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１３】
第１基板２は、筐体６内に設けられる。第１基板２は、長尺状であって、その主面上には複数の半導体発光素子４が実装される。なお、第１基板２は、平面視して長手方向の長さが、例えば１９０ｍｍ以上１９９０ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定されている。第１基板２の上下方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
このような第１基板２としては、例えば樹脂からなるプリント配線基板、あるいはフレキシブル配線基板等の樹脂基板、あるいはガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板等を用いることができる。第１基板２は、筐体６に対して螺子または接合材を介して固定することができる。なお、第２基板３は、第１基板２と同様の構成である。
【００１５】
発光素子４は、第１基板２および第２基板３上に実装される。複数の発光素子４は、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられている。
【００１６】
発光素子４のそれぞれは、チップ実装基板４１と、チップ実装基板４１上に設けられた発光チップ４２と、発光チップ４２を取り囲む枠体４３と、枠体４３で囲まれる領域に設けられた封止部材４４と、枠体４３によって支持された、接着部材４５を介して枠体４３に接続される波長変換部材４６とを備えている。
【００１７】
発光チップ４２は、例えば発光ダイオードであって、発光チップ４２内のｐｎ接合中の電子と正孔とが再結合することによって光が放出される。チップ実装基板４１は、第１基板２および第２基板３上に設けられる。チップ実装基板４１は、第１基板２および第２基板３上に、例えば半田または導電性接着剤を介して電気的に導通するように接合される。チップ実装基板４１は、例えばアルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうちから複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、チップ実装基板４１には、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることもできる。
【００１８】
チップ実装基板４１の表面が拡散面である場合は、発光チップ４２から発せられる光が、チップ実装基板４１の表面に照射されて拡散反射される。そして、発光チップ４２が発する光を拡散反射によって多方向に放射して、発光チップ４２から発せられる光が筐体６内で特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００１９】
ここで、チップ実装基板４１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して第１基板２に電気的に接続されている。この配線導体は、例えばタングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えばタングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、チップ実装基板４１に所定パターンで印刷することによって形成される。
【００２０】
発光チップ４２は、チップ実装基板４１上に実装される。発光チップ４２は、チップ実装基板４１上に形成される配線導体上に、例えば半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００２１】
発光チップ４２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、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光チップ４２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００２２】
発光チップ４２は、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半導体層とから構成されている。これら第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えばIII族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化
物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光チップ４２では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００２３】
チップ実装基板４１上には、発光素子４２と間を空けて、発光素子４２を取り囲むように枠状の枠体４３が設けられている。枠体４３は、チップ実装基板４１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体４３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体４３は、多孔質材料からなり、それによって枠体４３の表面には微細な孔が多数
形成される。
【００２４】
また、枠体４３は、傾斜する内壁面が下端から上端に行くに従って外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体４３の内壁面が、発光素子４２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体４３の内壁面が拡散面である場合には、発光素子４２から発せられる光が、枠体４３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光素子４２から発せられる光は、特定箇所に集中されず、上方に向かって進行することができる。
【００２５】
また、枠体４３の傾斜する内壁面は、例えばタングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光素子４２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４３の内壁面の傾斜角度は、チップ実装基板４１の上面に対して、例えば５５°以上７０°以下の角度に設定されている。
【００２６】
枠体４３で囲まれる領域には、封止部材４４が充填されている。封止部材４４は、発光素子４２を封止するとともに、発光素子４２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止部材４４は、枠体４３の内方に発光素子４２を収容した状態で、枠体４３で囲まれる領域であって、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、あるいは透光性の絶縁ガラスを用いることができる。
【００２７】
波長変換部材４６は、枠体４３に支持されるとともに、発光素子４２と間を空けて対向するように設けられる。また、波長変換部材４６は、発光素子４２を封止する封止部材４４と空隙を介して枠体４３に設けられる。
【００２８】
波長変換部材４６は、接着部材４５を介して枠体４３に接合されている。接着部材４５は、波長変換部材４６の下面の端部から波長変換部材４６の側面、さらに波長変換部材４６の上面の端部にかけて被着している。
【００２９】
接着部材４５には、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、接着部材４５には、例えばポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００３０】
接着部材４５の材料は、枠体４３の熱膨張率と波長変換部材４６の熱膨張率との間の熱膨張率の材料を選択するとよい。接着部材４５の材料としてこのような材料を選択することで、枠体４３と波長変換部材４６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ留めることができる。
【００３１】
接着部材４５が波長変換部材４６の下面の端部にまで被着していることで、接着部材４５が被着する面積を大きくして、枠体４３と波長変換部材４６とを強固に接続することができる。その結果、枠体４３と波長変換部材４６との接続強度を向上させることができ、波長変換部材４６の撓みが抑制される。そして、発光素子４２と波長変換部材４６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００３２】
波長変換部材４６は、発光素子４２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材４６は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性樹脂、あるいは透光性ガラスから成り、その透光性樹脂中もしくは透光性ガラス中に、例えば４３０ｎｍ以上４
９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材４６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００３３】
また、波長変換部材４６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、波長変換部材４６の厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材４６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材４６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材４６における輝度むらを抑制することができる。
【００３４】
次に、半導体発光素子４上に設けられるリフレクター７について説明する。リフレクター７は、リフレクター７の一部である爪部７ａが、筐体６内であって筐体６の内壁面から突出した個所に引掛けられて、第１基板２および第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられている。また、リフレクター７は、第１基板２または第２基板３上に位置決めされたときに、平面視して複数の半導体発光素子４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔７ｈが形成されている。リフレクター７は、半導体発光素子４が発する光を反射するものであって、例えばアルミ二ウム、銅またはステンレス等の金属材料、あるいは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料から構成されている。なお、リフレクター７は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター７の内壁面にアルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。
【００３５】
リフレクター７は、平面視したときに外形が長尺状であって、上下方向に貫通する複数の導光孔７ｈが長手方向に沿って設けられているものである。リフレクター７は、複数の導光孔７ｈのそれぞれが、複数の半導体発光素子４のそれぞれに対応して配置されている。各半導体発光素子４から発せられた光は、その上方に位置するリフレクターの導光孔７ｈを通って、透光性カバー５を介して外部に取り出される。
【００３６】
リフレクター７は、半導体発光素子４を取り囲む導光孔７ｈの内周面が、半導体発光素子４の発する光を下方から上方に向かって反射させるように傾斜している。内周面は第１基板２または第２基板３の上面に対して、例えば３０°以上８０°以下の角度で傾斜して形成されている。なお、リフレクター７は、リフレクター７の上下方向の長さが例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。リフレクター７の内周面の直径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。リフレクター７の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で設定されている。
【００３７】
リフレクター７の導光孔７ｈの内周面は、半導体発光素子４から導光孔７ｈの出射口に向かうにつれて広がるように形成されている。導光孔７ｈの内周面で囲まれる領域が導光孔７ｈの出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター７によって半導体発光素子４の発する光を遮りにくくすることができ、半導体発光素子４の発する光の照射面積を広くすることができる。それによって、導光孔７ｈの下方に位置する半導体発光素子４が発する光を、導光孔７ｈの内周面にて反射させて、上方に向かって広がって指向性よく取り出すことができる。
【００３８】
筐体６の開口縁には、光透過性の板体８が設けられている。板体８は、筐体６内を覆うものであって、半導体発光素子４を保護するものである。板体８は、筐体６に対して平面方向にスライドさせてはめ込むことができる。そして、筐体６および板体８によって、半導体発光素子４を外部から保護することができる。板体８は、平面視して第１基板２およ
び第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられてもよく、平面視して第１基板２および第２基板３を一体的に覆うように設けられている。
【００３９】
板体８は、半導体発光素子４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光素子４の発する光が、板体８を通過して外部に取り出される。なお、板体８は、矩形状の板体であって、平面視して第１基板２および第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられる場合には、平面視して長手方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、平面視して短手方向の長さが、例えば６ｍｍ以上２３ｍｍ以下に設定されている。また、板体８は、平面視して第１基板２および第２基板３を一体的に覆うように設けられてように設けられる場合には、平面視して長手方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、平面視して短手方向の長さが、例えば１３ｍｍ以上４８ｍｍ以下に設定されている。なお、板体８は、縦断面視したときの上下方向の長さが、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００４０】
筐体６の下部には、第１基板２および第２基板３のそれぞれと電気的に接続された電気配線９を設ける配線溝Ｌが設けられている。配線溝Ｌには、電気配線９が設けられるため、半導体発光素子４と電気配線９とは筐体６の底面を間に挟んで、両者がそれぞれ異なる面に配置される。その結果、半導体発光素子４は、放射される光が電気配線９によって遮られたり、電気配線９から物理的な力が加わえられたりすることがなくなり、照明装置１を正常に作動させることができる。さらに、半導体発光素子４の発する熱が、電気配線５に直接伝わることが無いため、電気配線９の部材劣化を効果的に抑制することができる。
【００４１】
次に、透光性カバー５について説明する。透光性カバー５は、筐体６上に複数の半導体発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられている。透光性カバー５は、半導体発光素子４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光素子４の発する光が、透光性カバー５を通過して外部に取り出される。
【００４２】
透光性カバー５は、平面視して長尺状であって、長手方向に直交する断面が上に凸に湾曲して形成されている。透光性カバー５が、上に凸に湾曲して形成されていることで、筐体６内から上方に向かって外部に取り出される光を、放射するように広がって進行させることができる。そして、透光性カバー５は、平面視したときの長手方向の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、透光性カバー５を縦断面視して、透光性カバー５で囲まれる領域における上下方向の長さは、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。透光性カバー５の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００４３】
図４に示すように、照明装置１を縦断面視したときに、一対の半導体発光素子４が発する光は、各板体８を介して上方に向かって進行する。そして、各板体８から上方に向かって進行する光は、透光性カバー５の中央部５ｆ１に集中しやすい。第１基板２および第２基板３上に複数の半導体発光素子４をライン上に並べた場合は、透光性カバー５の中央部５ｆ１に、複数の半導体発光素子４からの光が重なり合うとともに集中する。また、半導体発光素子４は、指向性に優れており、半導体発光素子４の正面としての上方の輝度が大きくなる。そのため、平板上に複数の半導体発光素子４を実装した照明装置は、特に暗い場所では、半導体発光素子４からリフレクター７の導光孔７ｈの内周面で反射された光によって照射される領域や半導体発光素子４の集まっている領域と、その周囲の領域とでグラデーションの差が出やすい。
【００４４】
透光性カバー５は、平面視して透光性カバー５の中央部５ｆ１と重なる個所には、第１基板２を設ける内部空間と第２基板３を設ける内部空間を遮る筐体６の一部である隔壁６ａが位置しており、複数の半導体発光素子４が配置されていない。透光性カバー５の中央部５ｆ１と重なる領域に半導体発光素子４を配置しないことで、光が集まりやすい個所から外部に取り出される光量を抑えることで、グラデーションの差を抑制することができる。
【００４５】
透光性カバー５は、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｆ２が、中央部５ｆ１よりも透過率が大きく設定されている。中央部５ｆ１は、平面視して透光性カバー５の中心から５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲をいう。周辺部５ｆ２は、中央部５ｆ１を除いた領域である。なお、中央部５ｆ１の透過率は、例えば５０％以上９０％以下に設定されている。周辺部５ｆ２の透過率は、例えば９０％以上９９％以下に設定されている。なお、透過率は、ＩＳＯ１３４６８−１を翻訳したＪＩＳ Ｋ７３６１−１の方
法を用いて、透明カバー５からなる試験片の平行入射光束に対する全透過光束の割合を算出することで測定することができる。
【００４６】
透光性カバー５は、周辺部５ｆ２の透過率が中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることで、透光性カバー５を介して外部に出る光のうち、周辺部５ｆ２を中央部５ｆ１よりも外部に光を出やすくすることができる。その結果、照明装置１から外部に出た光によって照らし出される領域においては、照射領域の中央部と照射領域の周辺部との間でグラデーションの差を低減することができ、照度のムラを抑制することができるとともに視認性に優れた光の環境を創り出すことができる。
【００４７】
透光性カバー５は、筐体６の上部に対して接合材１０を介して接続されている。接合材１０は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂等の材料からなる。接合材１０は、熱伝導率が透光性カバー５よりも小さい材料を選択することで、筐体６から接合材１０を介して透光性カバー５に伝わる熱量を低減することができ、透光性カバー５が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱によって透光性カバー５の透過率が低下するのを抑制することができる。その結果、半導体発光素子４に対する透光性カバー５の配置場所をずれにくくすることができ、透光性カバー５から外部の所望する方向に光を放射することができるとともに、長期間にわたって照明装置１を正常に作動させることができる。
【００４８】
ここで、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくする方法としては、中央部５ｆ１の屈折率を周辺部５ｆ２の屈折率よりも大きくすることで実現することができる。中央部５ｆ１を構成する材料を例えばエポキシ樹脂とし、周辺部５ｆ２を構成する材料を例えばシリコーン樹脂とすることで、中央部５ｆ１の屈折率が１．５１となり、周辺部５ｆ２の屈折率が１．４１となる。なお、中央部５ｆ１の屈折率は、例えば１．４５以上１．５５以下に設定されている。周辺部５ｆ２の屈折率は、例えば１．４以上１．５以下に設定されている。ここで、中央部５ｆ１の屈折率を周辺部５ｆ２の屈折率よりも大きくすることで、筐体６内から上方に向かって外部に取り出される光は、中央部５ｆ１から周辺部５ｆ２に向かって進行させやすくすることができる。その結果、平面視したときに、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくすることができる。
【００４９】
また、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくする方法としては、中央部５ｆ１に透過光を拡散させるための拡散材を含有させることで、中央部５ｆ１の透明度を周辺部５ｆ２の透明度よりも低くすることで実現することができる。中央部５ｆ１に周辺部５ｆ２よりも多く拡散材を含有させることで、中央部５ｆ１の吸光度を周辺部５ｆ２の吸光度よりも大きくし、中央部５ｆ１が周辺部５ｆ２よりも光を吸収しやすくすることで、周辺部５ｆ２の透過率を中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることができる。
中央部５ｆ１を構成する材料を例えば拡散材が含有されたエポキシ樹脂とし、周辺部５ｆ２を構成する材料を例えば中央部５ｆ１より含有率が小さいエポキシ樹脂とすることで、中央部５ｆ１の透過率が８５％となり、周辺部５ｆ２の透過率が９５％となる。なお、中央部５ｆ１の透過率は、例えば５０％以上９０％以下に設定されている。周辺部５ｆ２の透過率は、例えば９０％以上９８％以下に設定されている。なお、拡散材としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、硫酸バリウムまたは炭酸カルシウム等からなる。
【００５０】
本実施形態によれば、透光性カバー５の周辺部５ｆ２の透過率を中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることで、照射領域における中央部と周辺部との境界に発生しやすいグラデーションの差を低減することができ、照射領域のグラデーションをより自然にすることが可能な照明装置１を提供することができる。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。筐体６は、内部空間が１つの空間として形成される場合には、一体的に形成された第１基板２および第２基板３が底面に設置固定されてもよい。そして、一体的に形成された第１基板２および第２基板３は、上面に複数列に実装された半導体発光素子４のそれぞれを取り囲むように、それぞれの導光孔７ｈが一体的に成形されたリフレクター７が設置固定される。その結果、第１基板２と第２基板３とを筐体６に設置固定する工程や、第１基板２と第２基板３のそれぞれにリフレクター７を設置固定する工程が省かれ、製造リードタイムを短縮するとともに製造コストを抑制することができる。また、中央部５ｆ１は、半導体発光素子４の発光面に対して平行に形成されてもよい。その結果、半導体発光素子４の発光面から放射される光は、中央部５ｆ１の上面で外側方向に屈折され、照射領域における中央部と周辺部との境界に発生しやすいグラデーションの差を低減することができ、照射領域のグラデーションをより自然にすることが可能な照明装置１を提供することができる。なお、板体８は、筐体６に設置固定しなくてもよく、照明装置１を正常に作動させることができ、照明装置１の製造コストを抑制することができる。また、透明カバー５は、長手方向の端部に形成された鍔部が筐体６内周面の長手方向に沿って形成された溝に挿入され、筐体６に設置固定されてもよく、接合材１０の経年劣化による接合強度の劣化に伴って発生する透明カバー５の剥がれが抑制され、照明装置１を長期間にわたって正常に作動させることができる。
【００５２】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、複数の半導体発光素子４を準備する。チップ実装基板４１および枠体４３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５３】
チップ実装基板４１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体４３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前のチップ実装基板４１および枠体４３が取り出される。
【００５４】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出したチップ実装基板４１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するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体４３は、所望の温度で焼結されることによって形成される。
【００５５】
次に、チップ実装基板４１上の配線パターンに発光素子４２を半田を介して電気的に実装した後、発光素子４２を取り囲むように枠体４３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体４３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して
、このシリコーン樹脂を硬化させることで、封止部材４４を形成する。
【００５６】
次に、波長変換部材４６を準備する。波長変換部材４６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えばドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて作製することができる。また、例えば波長変換部材４６は、未硬化の波長変換部材４６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることができる。
【００５７】
そして、準備した波長変換部材４６を枠体４３上に、例えば樹脂からなる接着部材４５を介して接着することで、半導体発光素子４を作製することができる。
【００５８】
さらに、長尺状の第１基板２および第２基板３を準備する。第１基板２および第２基板３には、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、第１基板２および第２基板３に複数の半導体発光素子４を半田を介して電気的に実装することができる。
【００５９】
次に、筐体６、リフレクター７および透光性カバー５を準備する。筐体６は、アルミニウムからなり、例えば、金型成形によって所望の形状に一体的に形成される。
【００６０】
リフレクター７は、例えば、ポリカーボネートからなり、押出成形法によって所望の形状に成形されている。また、リフレクター７には、例えばアルミニウム材料を用いて導光孔７ｈの内周面に蒸着膜を形成することで、リフレクター７の表面を光が反射しやすい反射面にすることができる。
【００６１】
透光性カバー５は、中央部５ｆ１が炭酸カルシウムから成る拡散材が含有されたアクリル樹脂によって金型成形する。そして、周辺部５ｆ２が拡散材が含有されないアクリル樹脂によって金型成形した後に、中央部５ｆ１と周辺部５ｆ２を透明なアクリル樹脂からなる接着材で接着することで所望の形状に作製することができる。
【００６２】
そして、半導体発光素子４を実装した第１基板２および第２基板３を筐体６内に実装し、各基板上にリフレクター７を設ける。さらに、リフレクター７上に板体８を設け、さらに筐体６上に透光性カバー５を接合材１０を介して接着することで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 照明装置
２ 第１基板
３ 第２基板
４ 半導体発光素子
４１ チップ実装基板
４２ 発光素子
４３ 枠体
４４ 封止部材
４５ 接着部材
４６波長変換部材
５ 透光性カバー
５ｆ１ 中央部
５ｆ２ 周辺部
６ 筐体
６ａ 隔壁
７ リフレクター
７ａ 爪部
７ｈ 導光孔
８ 板体
９ 電気配線
１０ 接合材
Ｌ 配線溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置および照明装置の開発が進められている（例えば、特許文献１を参照）。半導体発光装置を有する照明装置は、指向性に優れており、半導体発光装置の正面の輝度が大きくなる特徴がある。そのため、平板上に複数の半導体発光装置を実装した照明装置は、特に暗い場所では、照射された領域において、半導体発光装置から照射される光が多い領域と、照射される光が少ない領域との間で明暗が発生することによってグラデーションの差が出やすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、照射される領域においてグラデーションの差を低減することが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、長尺状の第１基板と、前記第１基板の長手方向の辺に沿って隣接して設けられた長尺状の第２基板と、前記第１基板上および前記第２基板上に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子と、前記複数の発光素子を覆うように、前記第１基板および前記第２基板の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバーとを備え、前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、中央部の周辺領域に位置する周辺部の透過率が前記中央部の透過率よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、照射される領域においてグラデーションの差を低減することが可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図２】図１の照明装置から透光性カバーを取り外した状態を示した概観斜視図である。
【図３】図１の筐体を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図１のＸ１−Ｘ１’に沿った断面図である。
【図５】照明装置の一部を分解した照明装置の概観斜視図である。
【図６】基板上に設けられた半導体発光素子を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図７】リフレクターの一部を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光素子を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図であって、半導体発光素子の内部を示している。
【図９】図８に示した半導体発光素子をＸ２−Ｘ２’に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１０】
照明装置１は、長尺状の第１基板２と、第１基板２の長手方向の辺に沿って、この第１基板２の長手方向の辺に隣接して設けられた長尺状の第２基板３と、第１基板２上および第２基板上３に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子４と、複数の発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバー５とを備えている。また、透光性カバー５は、長手方向に直交する断面において、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｆ２の透過率が中央部５ｆ１の透過率よりも大きくなるように形成されている。
【００１１】
第１基板２および第２基板３は、筐体６内に実装される。そして、筐体６が、外部に接続される。筐体６は、長尺状の基体であって内部に、第１基板２を設ける内部空間と第２基板３を設ける内部空間とが別々になるように隔壁６ａが形成されている。そして、筐体６は、各内部空間に複数の部材を設けることができ、各内部空間上のそれぞれに上部が開口した開口縁が形成されている。または、筐体６は、第１基板２および第２基板３が設けられる内部空間が１つの空間として形成されてもよい。そして、筐体６は、内部空間の底部に第１基板２や第２基板３、複数の部材を設けることができる。筐体６は、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、あるいはプラスチックまたは樹脂等から構成されている。
【００１２】
筐体６は、平面視して長手方向の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、筐体６は、上下方向の長さが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。なお、筐体６の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１３】
第１基板２は、筐体６内に設けられる。第１基板２は、長尺状であって、その主面上には複数の半導体発光素子４が実装される。なお、第１基板２は、平面視して長手方向の長さが、例えば１９０ｍｍ以上１９９０ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定されている。第１基板２の上下方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
このような第１基板２としては、例えば樹脂からなるプリント配線基板、あるいはフレキシブル配線基板等の樹脂基板、あるいはガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板等を用いることができる。第１基板２は、筐体６に対して螺子または接合材を介して固定することができる。なお、第２基板３は、第１基板２と同様の構成である。
【００１５】
発光素子４は、第１基板２および第２基板３上に実装される。複数の発光素子４は、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられている。
【００１６】
発光素子４のそれぞれは、チップ実装基板４１と、チップ実装基板４１上に設けられた発光チップ４２と、発光チップ４２を取り囲む枠体４３と、枠体４３で囲まれる領域に設けられた封止部材４４と、枠体４３によって支持された、接着部材４５を介して枠体４３に接続される波長変換部材４６とを備えている。
【００１７】
発光チップ４２は、例えば発光ダイオードであって、発光チップ４２内のｐｎ接合中の電子と正孔とが再結合することによって光が放出される。チップ実装基板４１は、第１基板２および第２基板３上に設けられる。チップ実装基板４１は、第１基板２および第２基板３上に、例えば半田または導電性接着剤を介して電気的に導通するように接合される。チップ実装基板４１は、例えばアルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうちから複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、チップ実装基板４１には、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることもできる。
【００１８】
チップ実装基板４１の表面が拡散面である場合は、発光チップ４２から発せられる光が、チップ実装基板４１の表面に照射されて拡散反射される。そして、発光チップ４２が発する光を拡散反射によって多方向に放射して、発光チップ４２から発せられる光が筐体６内で特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００１９】
ここで、チップ実装基板４１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して第１基板２に電気的に接続されている。この配線導体は、例えばタングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えばタングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、チップ実装基板４１に所定パターンで印刷することによって形成される。
【００２０】
発光チップ４２は、チップ実装基板４１上に実装される。発光チップ４２は、チップ実装基板４１上に形成される配線導体上に、例えば半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００２１】
発光チップ４２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、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光チップ４２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００２２】
発光チップ４２は、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半導体層とから構成されている。これら第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えばIII族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化
物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光チップ４２では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００２３】
チップ実装基板４１上には、発光素子４２と間を空けて、発光素子４２を取り囲むように枠状の枠体４３が設けられている。枠体４３は、チップ実装基板４１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体４３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体４３は、多孔質材料からなり、それによって枠体４３の表面には微細な孔が多数
形成される。
【００２４】
また、枠体４３は、傾斜する内壁面が下端から上端に行くに従って外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体４３の内壁面が、発光素子４２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体４３の内壁面が拡散面である場合には、発光素子４２から発せられる光が、枠体４３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光素子４２から発せられる光は、特定箇所に集中されず、上方に向かって進行することができる。
【００２５】
また、枠体４３の傾斜する内壁面は、例えばタングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光素子４２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４３の内壁面の傾斜角度は、チップ実装基板４１の上面に対して、例えば５５°以上７０°以下の角度に設定されている。
【００２６】
枠体４３で囲まれる領域には、封止部材４４が充填されている。封止部材４４は、発光素子４２を封止するとともに、発光素子４２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止部材４４は、枠体４３の内方に発光素子４２を収容した状態で、枠体４３で囲まれる領域であって、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、あるいは透光性の絶縁ガラスを用いることができる。
【００２７】
波長変換部材４６は、枠体４３に支持されるとともに、発光素子４２と間を空けて対向するように設けられる。また、波長変換部材４６は、発光素子４２を封止する封止部材４４と空隙を介して枠体４３に設けられる。
【００２８】
波長変換部材４６は、接着部材４５を介して枠体４３に接合されている。接着部材４５は、波長変換部材４６の下面の端部から波長変換部材４６の側面、さらに波長変換部材４６の上面の端部にかけて被着している。
【００２９】
接着部材４５には、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、接着部材４５には、例えばポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００３０】
接着部材４５の材料は、枠体４３の熱膨張率と波長変換部材４６の熱膨張率との間の熱膨張率の材料を選択するとよい。接着部材４５の材料としてこのような材料を選択することで、枠体４３と波長変換部材４６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ留めることができる。
【００３１】
接着部材４５が波長変換部材４６の下面の端部にまで被着していることで、接着部材４５が被着する面積を大きくして、枠体４３と波長変換部材４６とを強固に接続することができる。その結果、枠体４３と波長変換部材４６との接続強度を向上させることができ、波長変換部材４６の撓みが抑制される。そして、発光素子４２と波長変換部材４６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００３２】
波長変換部材４６は、発光素子４２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材４６は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性樹脂、あるいは透光性ガラスから成り、その透光性樹脂中もしくは透光性ガラス中に、例えば４３０ｎｍ以上４
９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材４６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００３３】
また、波長変換部材４６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、波長変換部材４６の厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材４６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材４６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材４６における輝度むらを抑制することができる。
【００３４】
次に、半導体発光素子４上に設けられるリフレクター７について説明する。リフレクター７は、リフレクター７の一部である爪部７ａが、筐体６内であって筐体６の内壁面から突出した個所に引掛けられて、第１基板２および第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられている。また、リフレクター７は、第１基板２または第２基板３上に位置決めされたときに、平面視して複数の半導体発光素子４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔７ｈが形成されている。リフレクター７は、半導体発光素子４が発する光を反射するものであって、例えばアルミ二ウム、銅またはステンレス等の金属材料、あるいは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料から構成されている。なお、リフレクター７は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター７の内壁面にアルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。
【００３５】
リフレクター７は、平面視したときに外形が長尺状であって、上下方向に貫通する複数の導光孔７ｈが長手方向に沿って設けられているものである。リフレクター７は、複数の導光孔７ｈのそれぞれが、複数の半導体発光素子４のそれぞれに対応して配置されている。各半導体発光素子４から発せられた光は、その上方に位置するリフレクターの導光孔７ｈを通って、透光性カバー５を介して外部に取り出される。
【００３６】
リフレクター７は、半導体発光素子４を取り囲む導光孔７ｈの内周面が、半導体発光素子４の発する光を下方から上方に向かって反射させるように傾斜している。内周面は第１基板２または第２基板３の上面に対して、例えば３０°以上８０°以下の角度で傾斜して形成されている。なお、リフレクター７は、リフレクター７の上下方向の長さが例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。リフレクター７の内周面の直径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。リフレクター７の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で設定されている。
【００３７】
リフレクター７の導光孔７ｈの内周面は、半導体発光素子４から導光孔７ｈの出射口に向かうにつれて広がるように形成されている。導光孔７ｈの内周面で囲まれる領域が導光孔７ｈの出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター７によって半導体発光素子４の発する光を遮りにくくすることができ、半導体発光素子４の発する光の照射面積を広くすることができる。それによって、導光孔７ｈの下方に位置する半導体発光素子４が発する光を、導光孔７ｈの内周面にて反射させて、上方に向かって広がって指向性よく取り出すことができる。
【００３８】
筐体６の開口縁には、光透過性の板体８が設けられている。板体８は、筐体６内を覆うものであって、半導体発光素子４を保護するものである。板体８は、筐体６に対して平面方向にスライドさせてはめ込むことができる。そして、筐体６および板体８によって、半導体発光素子４を外部から保護することができる。板体８は、平面視して第１基板２およ
び第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられてもよく、平面視して第１基板２および第２基板３を一体的に覆うように設けられている。
【００３９】
板体８は、半導体発光素子４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光素子４の発する光が、板体８を通過して外部に取り出される。なお、板体８は、矩形状の板体であって、平面視して第１基板２および第２基板３上のそれぞれに位置するように設けられる場合には、平面視して長手方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、平面視して短手方向の長さが、例えば６ｍｍ以上２３ｍｍ以下に設定されている。また、板体８は、平面視して第１基板２および第２基板３を一体的に覆うように設けられてように設けられる場合には、平面視して長手方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、平面視して短手方向の長さが、例えば１３ｍｍ以上４８ｍｍ以下に設定されている。なお、板体８は、縦断面視したときの上下方向の長さが、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００４０】
筐体６の下部には、第１基板２および第２基板３のそれぞれと電気的に接続された電気配線９を設ける配線溝Ｌが設けられている。配線溝Ｌには、電気配線９が設けられるため、半導体発光素子４と電気配線９とは筐体６の底面を間に挟んで、両者がそれぞれ異なる面に配置される。その結果、半導体発光素子４は、放射される光が電気配線９によって遮られたり、電気配線９から物理的な力が加わえられたりすることがなくなり、照明装置１を正常に作動させることができる。さらに、半導体発光素子４の発する熱が、電気配線５に直接伝わることが無いため、電気配線９の部材劣化を効果的に抑制することができる。
【００４１】
次に、透光性カバー５について説明する。透光性カバー５は、筐体６上に複数の半導体発光素子４を覆うように、第１基板２および第２基板３の長手方向に沿って設けられている。透光性カバー５は、半導体発光素子４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光素子４の発する光が、透光性カバー５を通過して外部に取り出される。
【００４２】
透光性カバー５は、平面視して長尺状であって、長手方向に直交する断面が上に凸に湾曲して形成されている。透光性カバー５が、上に凸に湾曲して形成されていることで、筐体６内から上方に向かって外部に取り出される光を、放射するように広がって進行させることができる。そして、透光性カバー５は、平面視したときの長手方向の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されており、短手方向の長さが、例えば１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、透光性カバー５を縦断面視して、透光性カバー５で囲まれる領域における上下方向の長さは、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。透光性カバー５の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００４３】
図４に示すように、照明装置１を縦断面視したときに、一対の半導体発光素子４が発する光は、各板体８を介して上方に向かって進行する。そして、各板体８から上方に向かって進行する光は、透光性カバー５の中央部５ｆ１に集中しやすい。第１基板２および第２基板３上に複数の半導体発光素子４をライン上に並べた場合は、透光性カバー５の中央部５ｆ１に、複数の半導体発光素子４からの光が重なり合うとともに集中する。また、半導体発光素子４は、指向性に優れており、半導体発光素子４の正面としての上方の輝度が大きくなる。そのため、平板上に複数の半導体発光素子４を実装した照明装置は、特に暗い場所では、半導体発光素子４からリフレクター７の導光孔７ｈの内周面で反射された光によって照射される領域や半導体発光素子４の集まっている領域と、その周囲の領域とでグラデーションの差が出やすい。
【００４４】
透光性カバー５は、平面視して透光性カバー５の中央部５ｆ１と重なる個所には、第１基板２を設ける内部空間と第２基板３を設ける内部空間を遮る筐体６の一部である隔壁６ａが位置しており、複数の半導体発光素子４が配置されていない。透光性カバー５の中央部５ｆ１と重なる領域に半導体発光素子４を配置しないことで、光が集まりやすい個所から外部に取り出される光量を抑えることで、グラデーションの差を抑制することができる。
【００４５】
透光性カバー５は、透光性カバー５の中央部５ｆ１の周辺領域に位置する周辺部５ｆ２が、中央部５ｆ１よりも透過率が大きく設定されている。中央部５ｆ１は、平面視して透光性カバー５の中心から５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲をいう。周辺部５ｆ２は、中央部５ｆ１を除いた領域である。なお、中央部５ｆ１の透過率は、例えば５０％以上９０％以下に設定されている。周辺部５ｆ２の透過率は、例えば９０％以上９９％以下に設定されている。なお、透過率は、ＩＳＯ１３４６８−１を翻訳したＪＩＳ Ｋ７３６１−１の方
法を用いて、透明カバー５からなる試験片の平行入射光束に対する全透過光束の割合を算出することで測定することができる。
【００４６】
透光性カバー５は、周辺部５ｆ２の透過率が中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることで、透光性カバー５を介して外部に出る光のうち、周辺部５ｆ２を中央部５ｆ１よりも外部に光を出やすくすることができる。その結果、照明装置１から外部に出た光によって照らし出される領域においては、照射領域の中央部と照射領域の周辺部との間でグラデーションの差を低減することができ、照度のムラを抑制することができるとともに視認性に優れた光の環境を創り出すことができる。
【００４７】
透光性カバー５は、筐体６の上部に対して接合材１０を介して接続されている。接合材１０は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂等の材料からなる。接合材１０は、熱伝導率が透光性カバー５よりも小さい材料を選択することで、筐体６から接合材１０を介して透光性カバー５に伝わる熱量を低減することができ、透光性カバー５が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱によって透光性カバー５の透過率が低下するのを抑制することができる。その結果、半導体発光素子４に対する透光性カバー５の配置場所をずれにくくすることができ、透光性カバー５から外部の所望する方向に光を放射することができるとともに、長期間にわたって照明装置１を正常に作動させることができる。
【００４８】
ここで、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくする方法としては、中央部５ｆ１の屈折率を周辺部５ｆ２の屈折率よりも大きくすることで実現することができる。中央部５ｆ１を構成する材料を例えばエポキシ樹脂とし、周辺部５ｆ２を構成する材料を例えばシリコーン樹脂とすることで、中央部５ｆ１の屈折率が１．５１となり、周辺部５ｆ２の屈折率が１．４１となる。なお、中央部５ｆ１の屈折率は、例えば１．４５以上１．５５以下に設定されている。周辺部５ｆ２の屈折率は、例えば１．４以上１．５以下に設定されている。ここで、中央部５ｆ１の屈折率を周辺部５ｆ２の屈折率よりも大きくすることで、筐体６内から上方に向かって外部に取り出される光は、中央部５ｆ１から周辺部５ｆ２に向かって進行させやすくすることができる。その結果、平面視したときに、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくすることができる。
【００４９】
また、中央部５ｆ１の透過率を周辺部５ｆ２の透過率よりも小さくする方法としては、中央部５ｆ１に透過光を拡散させるための拡散材を含有させることで、中央部５ｆ１の透明度を周辺部５ｆ２の透明度よりも低くすることで実現することができる。中央部５ｆ１に周辺部５ｆ２よりも多く拡散材を含有させることで、中央部５ｆ１の吸光度を周辺部５ｆ２の吸光度よりも大きくし、中央部５ｆ１が周辺部５ｆ２よりも光を吸収しやすくすることで、周辺部５ｆ２の透過率を中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることができる。
中央部５ｆ１を構成する材料を例えば拡散材が含有されたエポキシ樹脂とし、周辺部５ｆ２を構成する材料を例えば中央部５ｆ１より含有率が小さいエポキシ樹脂とすることで、中央部５ｆ１の透過率が８５％となり、周辺部５ｆ２の透過率が９５％となる。なお、中央部５ｆ１の透過率は、例えば５０％以上９０％以下に設定されている。周辺部５ｆ２の透過率は、例えば９０％以上９８％以下に設定されている。なお、拡散材としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、硫酸バリウムまたは炭酸カルシウム等からなる。
【００５０】
本実施形態によれば、透光性カバー５の周辺部５ｆ２の透過率を中央部５ｆ１の透過率よりも大きくすることで、照射領域における中央部と周辺部との境界に発生しやすいグラデーションの差を低減することができ、照射領域のグラデーションをより自然にすることが可能な照明装置１を提供することができる。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。筐体６は、内部空間が１つの空間として形成される場合には、一体的に形成された第１基板２および第２基板３が底面に設置固定されてもよい。そして、一体的に形成された第１基板２および第２基板３は、上面に複数列に実装された半導体発光素子４のそれぞれを取り囲むように、それぞれの導光孔７ｈが一体的に成形されたリフレクター７が設置固定される。その結果、第１基板２と第２基板３とを筐体６に設置固定する工程や、第１基板２と第２基板３のそれぞれにリフレクター７を設置固定する工程が省かれ、製造リードタイムを短縮するとともに製造コストを抑制することができる。また、中央部５ｆ１は、半導体発光素子４の発光面に対して平行に形成されてもよい。その結果、半導体発光素子４の発光面から放射される光は、中央部５ｆ１の上面で外側方向に屈折され、照射領域における中央部と周辺部との境界に発生しやすいグラデーションの差を低減することができ、照射領域のグラデーションをより自然にすることが可能な照明装置１を提供することができる。なお、板体８は、筐体６に設置固定しなくてもよく、照明装置１を正常に作動させることができ、照明装置１の製造コストを抑制することができる。また、透明カバー５は、長手方向の端部に形成された鍔部が筐体６内周面の長手方向に沿って形成された溝に挿入され、筐体６に設置固定されてもよく、接合材１０の経年劣化による接合強度の劣化に伴って発生する透明カバー５の剥がれが抑制され、照明装置１を長期間にわたって正常に作動させることができる。
【００５２】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、複数の半導体発光素子４を準備する。チップ実装基板４１および枠体４３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５３】
チップ実装基板４１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体４３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前のチップ実装基板４１および枠体４３が取り出される。
【００５４】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出したチップ実装基板４１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するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体４３は、所望の温度で焼結されることによって形成される。
【００５５】
次に、チップ実装基板４１上の配線パターンに発光素子４２を半田を介して電気的に実装した後、発光素子４２を取り囲むように枠体４３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体４３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して
、このシリコーン樹脂を硬化させることで、封止部材４４を形成する。
【００５６】
次に、波長変換部材４６を準備する。波長変換部材４６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えばドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて作製することができる。また、例えば波長変換部材４６は、未硬化の波長変換部材４６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることができる。
【００５７】
そして、準備した波長変換部材４６を枠体４３上に、例えば樹脂からなる接着部材４５を介して接着することで、半導体発光素子４を作製することができる。
【００５８】
さらに、長尺状の第１基板２および第２基板３を準備する。第１基板２および第２基板３には、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、第１基板２および第２基板３に複数の半導体発光素子４を半田を介して電気的に実装することができる。
【００５９】
次に、筐体６、リフレクター７および透光性カバー５を準備する。筐体６は、アルミニウムからなり、例えば、金型成形によって所望の形状に一体的に形成される。
【００６０】
リフレクター７は、例えば、ポリカーボネートからなり、押出成形法によって所望の形状に成形されている。また、リフレクター７には、例えばアルミニウム材料を用いて導光孔７ｈの内周面に蒸着膜を形成することで、リフレクター７の表面を光が反射しやすい反射面にすることができる。
【００６１】
透光性カバー５は、中央部５ｆ１が炭酸カルシウムから成る拡散材が含有されたアクリル樹脂によって金型成形する。そして、周辺部５ｆ２が拡散材が含有されないアクリル樹脂によって金型成形した後に、中央部５ｆ１と周辺部５ｆ２を透明なアクリル樹脂からなる接着材で接着することで所望の形状に作製することができる。
【００６２】
そして、半導体発光素子４を実装した第１基板２および第２基板３を筐体６内に実装し、各基板上にリフレクター７を設ける。さらに、リフレクター７上に板体８を設け、さらに筐体６上に透光性カバー５を接合材１０を介して接着することで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 照明装置
２ 第１基板
３ 第２基板
４ 半導体発光素子
４１ チップ実装基板
４２ 発光素子
４３ 枠体
４４ 封止部材
４５ 接着部材
４６波長変換部材
５ 透光性カバー
５ｆ１ 中央部
５ｆ２ 周辺部
６ 筐体
６ａ 隔壁
７ リフレクター
７ａ 爪部
７ｈ 導光孔
８ 板体
９ 電気配線
１０ 接合材
Ｌ 配線溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の第１基板と、
前記第１基板の長手方向の辺に沿って隣接して設けられた長尺状の第２基板と、
前記第１基板上および前記第２基板上に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を覆うように、前記第１基板および前記第２基板の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバーとを備え、
前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、中央部の周辺領域に位置する周辺部の透過率が前記中央部の透過率よりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記複数の発光素子は、平面視して前記透光性カバーの前記中央部と重なる個所には配置されていないことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、上に凸に湾曲していることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記第１基板および前記第２基板の上には、前記複数の発光素子のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターが設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記中央部の屈折率が前記周辺部の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記中央部に、透過光を拡散させるための拡散材を含有していることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
長尺状の第１基板と、
前記第１基板の長手方向の辺に沿って隣接して設けられた長尺状の第２基板と、
前記第１基板上および前記第２基板上に両基板の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を覆うように、前記第１基板および前記第２基板の上に長手方向に沿って設けられた長尺状の透光性カバーとを備え、
前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、中央部の周辺領域に位置する周辺部の透過率が前記中央部の透過率よりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記複数の発光素子は、平面視して前記透光性カバーの前記中央部と重なる個所には配置されていないことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記長手方向に直交する断面において、上に凸に湾曲していることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記第１基板および前記第２基板の上には、前記複数の発光素子のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターが設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記中央部の屈折率が前記周辺部の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記透光性カバーは、前記中央部に、透過光を拡散させるための拡散材を含有していることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８９４３３（Ｐ２０１３−８９４３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８４４２（Ｐ２０１１−２２８４４２）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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