発光装置及び照明装置
【課題】簡単な構成で、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置及び照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板２と、この基板２に形成された第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂと、前記第１の給電ライン２１ａに接続され、前記基板２に実装された複数の発光素子３と、この複数の発光素子３を被覆する封止部材４とを備え、所定の相関色温度の光を発光する第１の光源Ａと、前記第２の給電ライン２１ｂに接続され、前記基板２に実装された複数の発光素子３と、この複数の発光素子３を被覆する封止部材４とを備え、前記第１の光源Ａの相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する第２の光源Ｂとを具備し、前記第１の光源Ａと第２の光源Ｂとは、基板２に分散的に配設されている発光装置１である。
【解決手段】本発明は、基板２と、この基板２に形成された第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂと、前記第１の給電ライン２１ａに接続され、前記基板２に実装された複数の発光素子３と、この複数の発光素子３を被覆する封止部材４とを備え、所定の相関色温度の光を発光する第１の光源Ａと、前記第２の給電ライン２１ｂに接続され、前記基板２に実装された複数の発光素子３と、この複数の発光素子３を被覆する封止部材４とを備え、前記第１の光源Ａの相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する第２の光源Ｂとを具備し、前記第１の光源Ａと第２の光源Ｂとは、基板２に分散的に配設されている発光装置１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、光源としてＬＥＤ等の発光素子を基板に複数配設して所定の光量を得るようにする照明装置が開発されている。この照明装置は、例えば、天井面等に直接的に取付けられる、いわゆる直付タイプのベース照明として用いられるようになっており、基板に多数のＬＥＤのベアチップを実装し、各ＬＥＤチップをボンディングワイヤで電気的に接続して、蛍光体を含有した封止部材で封止するものである。そして、昼光色、白色、電球色等の光を得ようとするものである。
【０００３】
ところで、上記照明装置において、照明環境や好みによって所望の発光色が望まれる場合がある。この場合、基板に赤色、緑色、青色等の発光色の異なる複数のＬＥＤを配設し、各ＬＥＤの発光強度等を調整して混色し、所望の発光色を得る方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２２７４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような場合、構成が複雑化し、複数の発光色を混色するため、所望の発光色が得にくいという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置及び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】
【０００７】
本発明の発光装置は、基板と、この基板に形成された第１の給電ライン及び第２の給電ラインとを有している。第１の光源は、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備えており、前記第１の給電ラインに接続されて、所定の相関色温度の光を発光する。第２の光源は、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備えており、前記第２の給電ラインに接続されて、前記第１の光源の相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する。また、前記第１の光源と第２の光源とは、基板に分散的に配設されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図２】図１中、Ｙ−Ｙ線に沿う模式的断面図である。
【図３】同発光素子の接続状態を示す結線図である。
【図４】発光装置を配設した天井直付タイプの照明装置を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発光装置における発光素子の接続状態を示す結線図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図１乃至図３は、発光装置１を示しており、図４は、この発光装置１を用いた照明装置１１を示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
発光装置１は、図１に示すように、基板２と、複数の発光素子３と、各発光素子３を覆う封止部材として蛍光体層４とを備えている。
【００１１】
基板２は、ガラスエポキシ樹脂等の材料で細長の略長方形状に形成されている。基板２の長さ寸法Ｌは、２５０ｍｍ〜３００ｍｍであり、幅寸法Ｗは、３０ｍｍ〜４０ｍｍである。本実施形態では、具体的には、長さ寸法Ｌは、２８０ｍｍ、幅寸法Ｗは、３２ｍｍに形成されている。基板２の厚さ寸法は、０．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下が好ましく、本実施形態では、１ｍｍのものを適用している。
【００１２】
基板２の形状は、例えば、長手方向の両端がＲ形状に形成されていてもよい。また、基板２の材料には、セラミックス材料又は他の合成樹脂材料を適用できる。さらに、本発明は、各発光素子３の放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することを妨げるものではない。
【００１３】
図１及び図２に示すように、基板２上には、第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ラインに２１ｂ並びに実装パッド２２（図１では図示を省略している。）が形成されている。第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ラインに２１ｂは、配線パターンであり、それぞれ独立して電気的給電路を形成している。
【００１４】
第１の給電ライン２１ａの正極側ラインは、基板２の長手方向の縁部に直線状に形成され（図示上、上側）、負極側ラインは、櫛状に複数突出するように形成されている。一方、第２の給電ライン２１ｂの正極側ラインは、同様に、基板２の長手方向の縁部に直線状に形成され（図示上、下側）、負極側ラインは、櫛状に複数突出するように形成されていて、第１の給電ライン２１ａの隣接する櫛状に突出する部分の間に入り込むように配設されている。
【００１５】
つまり、第１の給電ライン２１ａの櫛状に突出する部分と、第２の給電ライン２１ａの櫛状に突出する部分とは、相互にその隣接する櫛状に突出する部分の間に入り込むように配設されている。
【００１６】
第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂには、給電端子２１ｃが接続されている。この給電端子２１ｃは、基板２の一端側に配設されており、電源コネクタが接続されるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ及び実装パッド２２は、三層構成であり、基板２の表面上に第一層Ａとして銅（Ｃｕ）、第二層Ｂとしてニッケル（Ｎｉ）が電解めっき処理されており、第三層Ｃには、反射率の高い銀（Ａｇ）が電解めっき処理されている。実装パッド２２の第三層Ｃ、すなわち、表層は、銀（Ａｇ）めっきが施されて反射層が形成されており、全光線反射率は、９０％と高いものとなっている。
【００１８】
この電解めっき処理においては、第二層Ｂのニッケル（Ｎｉ）の膜厚は、５μｍ以上、第三層Ｃの銀（Ａｇ）の膜厚は、１μｍ以上に形成するのが好ましく、このような膜厚寸法にすることにより、均一な膜厚形成が実現され反射率の均一化が可能となる。
また、基板２の表層には、発光素子３の実装領域や部品の実装部分を除いて、ほとんど全面に反射率の高い白色のレジスト層２３が積層されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、複数の発光素子３は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤を用いて、実装パッド２２上に接着されている。
【００２０】
ＬＥＤのベアチップは、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されており、発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極とで構成されている。これら、電極は、ボンディングワイヤ３１によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３１は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。
【００２１】
複数の発光素子３は、基板２の実装パッド２２上に、基板２の長手方向と直交する方向に複数並べられて複数の列を形成して実装されている。具体的には、第１の給電ライン２１ａの正極側ラインと負極側ラインとの間に亘って６個の発光素子３が略等間隔で配設されている。また、第２の給電ライン２１ｂの正極側ラインと負極側ラインとの間に亘って６個の発光素子３が略等間隔で配設されている。
【００２２】
つまり、第１の給電ライン２１ａに接続される複数の発光素子３の列（９列）と、第２の給電ライン２１ｂに接続される複数の発光素子３の列（９列）とが交互に基板２の長手方向と直交する方向に並べられて、分散的に合計１８列の発光素子列が形成されている。
【００２３】
また、個々の発光素子列において、その列が延びる方向に隣接された発光素子３の異極の電極同士、つまり、隣接された発光素子３の内で一方の発光素子３のプラス側電極と、隣接された発光素子３の内で他方の発光素子３のマイナス側電極とがボンディングワイヤ３１で順次接続されている。これによって、個々の発光素子列を構成する複数の発光素子３は電気的に直列に接続される。したがって、複数の発光素子３は通電状態で一斉に発光される。
【００２４】
さらに、個々の発光素子列において、列の端に配置された一方の発光素子３の電極は、ボンディングワイヤ３１によって第１の給電ライン２１ａ又は第２の給電ライン２１ｂに接続されている。
【００２５】
以上のように接続された発光素子３は、図３に示すような接続状態となっている。図３は、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ、各発光素子３の基板２上での配設状態を加味して示している。
【００２６】
第１の給電ライン２１ａには、発光素子３が６個直列に接続された９個の直列回路が並列に接続されている。また、同様に、第２の給電ライン２１ｂには、発光素子３が６個直列に接続された９個の直列回路が並列に接続されている。これら第１の給電ライン２１ａと、第２の給電ライン２１ｂとは、それぞれ独立した電気的給電路を形成していて、図示しない電源回路側に設けられた切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとを選択的に切換えられるようになっている。
【００２７】
前記各発光素子列は、それぞれ第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂに電気的に並列に設けられていて、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂを通じて給電されるようになっている。そのため、各発光素子列の内のいずれか一列がボンディング不良等に起因して発光できなくなることがあっても発光装置１全体の発光が停止することはない。
【００２８】
また、図１に示すように、基板２の両端寄りであって、隣接する発光素子列間には、基板取付用の一対の取付穴５が形成されている。この取付穴５は、発光装置１を照明装置の本体等に取付ける場合に用いられる。具体的には、固定手段である取付ねじ５１が取付穴５に貫通し、照明装置の本体等にねじ込まれて発光装置１が取付けられる。
【００２９】
通常、この取付穴５は、基板２の両端部に設けられるため、そのスペースを確保する必要があり、基板２がその分大形化することとなる。しかしながら、上記構成によれば、大形化するのを回避することができる。また、この場合、固定手段が金属製である場合には、絶縁距離を確保することが可能となる。さらに、固定手段は、基板２の両端部ではなく、長手方向の内側、つまり、基板２の中間部を固定するようになるので、基板２の反り等の変形を有効に抑制することができる。なお、固定手段としては、合成樹脂製等の絶縁性を有する部材を用いてもよい。
【００３０】
図１及び図２に示すように、蛍光体層４は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、本実施形態では、蛍光体として黄色蛍光体を含有した蛍光体層４Yと、黄色蛍光体に赤色蛍光体を所定の混合比で混入させた蛍光体層４Rとの２種類を適用している。
【００３１】
蛍光体層４Yは、第１の給電ライン２１ａに接続された複数の発光素子３を被覆しており、蛍光体層４Rは、第２の給電ライン２１ｂに接続された複数の発光素子３を被覆している。したがって、第１の給電ライン２１ａに接続された複数の発光素子３と蛍光体層４Yとで第１の光源Ａが構成され、第２の給電ライン２１ｂに接続された複数の発光素子３と蛍光体層４Rとで第２の光源Ｂが構成されている。
【００３２】
蛍光体層４は、個々の発光素子３を発光素子３ごとに被覆する複数の凸状蛍光体層４ａの集合から構成されている。凸状蛍光体層４ａは、山形の形状をなしていて、円弧状の凸状をなし、その裾部において隣接する凸状蛍光体層４ａと連なるように形成されている。したがって、蛍光体層４は、前記発光素子列に沿って複数の列を形成して、すなわち、１８列に形成されており、各発光素子３、ボンディングワイヤ３１を被覆し封止している。
このように、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂは、基板２の長手方向と直交する方向に複数の列を形成して交互に分散的に配設されている
【００３３】
蛍光体層４は、未硬化の状態で各発光素子３、ボンディングワイヤ３１に対応して塗布され、その後に加熱硬化又は所定時間放置して硬化されて設けられている。詳しくは、図示しないディスペンサから、粘度や量が調整された蛍光体を含有する透明シリコーン樹脂材料を未硬化の状態で各発光素子３、ボンディングワイヤ３１に対応して滴下して供給する。
【００３４】
なお、上記構成では、凸状蛍光体層４ａによって、個々の発光素子３を発光素子３ごとに被覆する場合について説明したが、例えば、２個や３個の複数の発光素子３をその複数の発光素子３ごとに被覆するように形成してもよい。
【００３５】
図２に示すように、基板２の裏面側には、放熱用の銅箔６のパターンが全面に亘って形成されている。このような構成によって、基板２全体の均熱化を図ることができ放熱性能を向上できる。なお、銅箔６には、レジスト層が積層されている。
【００３６】
次に、図４を参照して上述の発光装置１を配設した照明装置１１について説明する。図においては、天井面に設置して使用される一般的な４０Ｗ蛍光灯形の照明装置と同等なサイズを有する天井直付タイプの照明装置１１を示している。照明装置１１は、細長で略直方体形状の本体ケース１１ａを備えており、この本体ケース１１ａ内には、前記発光装置１が４個直線状に接続されて配設されている。また、電源回路を備えた電源ユニットは、本体ケース１１ａに内蔵されている。なお、本体ケース１１ａの下方開口部には、拡散性を有する前面カバー１１ｂが取付けられている。
【００３７】
まず、電源回路側の切換えスイッチ等によって、上記構成の発光装置１における第１の給電ライン２１ａを選択し通電する。第１の給電ライン２１ａに接続された第１の光源Ａ、すなわち、第１の給電ライン２１ａに接続された各発光素子３が一斉に点灯されて、発光素子３から出射される光は、蛍光体層４Yを透過して放射される。この場合、発光素子３から出射された青色光は、黄色蛍光体を励起して、黄色蛍光体から黄色系の蛍光に変換されて蛍光体層４Yを透過して外部に放射される。さらに、発光素子３から出射された青色光のうち、黄色蛍光体を励起しなかった光は、そのまま蛍光体層４Yを透過して外部に放射される。このとき黄色系の光と青色光とが混色して相関色温度７０００Ｋ〜５０００Ｋの昼光色の光となって照射される。具体的には、相関色温度は、６７００Ｋに設定されている。
【００３８】
また、電源回路側の切換えスイッチ等によって、第２の給電ライン２１ｂを選択し通電すると、第２の給電ライン２１ｂに接続された第２の光源Ｂ、すなわち、第２の給電ライン２１ｂに接続された各発光素子３が一斉に点灯されて、発光素子３から出射される光は、蛍光体層４Rを透過して放射される。この場合、発光素子３から出射された青色光は、黄色蛍光体を励起するのに加え、赤色蛍光体を励起する。これによって赤色の蛍光が発せられ、蛍光体層４Rを透過して外部に放射される光は、赤み成分が加えられ相関色温度３５００Ｋ〜２５００Ｋの電球色の光となって照射される。具体的には、相関色温度は、２７００Ｋに設定されている。
【００３９】
なお、電源回路側の切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとの双方に給電できるようにしてもよい。この場合は、全ての発光素子３が発光し、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂの双方が点灯されるので、相関色温度は、双方の中間的なものとなる。
【００４０】
このように発光装置１は、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂによって、昼光色の光又は電球色の光の発光色の選択が可能であり、また、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂは、分散的に配設されているので、各発光色の照射において全体として均斉度が良好な面状光源として使用される。
【００４１】
加えて、第１の光源Ａと第２の光源Ｂとは、発光素子３の個数や発光素子列の数は同じであるため、切換えによっていずれを選択した場合にも配光状態に大きな変化は生じない。
【００４２】
また、複数の発光素子３は、基板２の実装パッド２２上に、基板２の長手方向と直交する方向に複数並べられて発光素子列を形成しているので、この発光素子列の列数の増減を適宜選択して所望の出力を得ることが可能となる。
【００４３】
発光素子３の発光中において、実装パッド２２は、各発光素子３が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能する。発光装置１の発光中、発光素子３が放射した光のうちで基板２側に向かった光は、実装パッド２２の表層で主として光の利用方向に反射される。そのため、光の取出し効率を良好なものとすることができる。加えて、発光素子３が放射した光のうちで横方向へ向かった光は、反射率の高い白色のレジスト層２３の表面で反射され前面側へ放射される。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置１及び照明装置１１を提供することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２に実施形態について図５を参照して説明する。図は、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ、各発光素子３の基板２上での配設状態を加味して示している。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００４６】
第１の給電ライン２１ａには、発光素子３が６個並列に接続された並列回路が９個直列に接続されている。また、同様に、第２の給電ライン２１ｂには、発光素子３が６個並列に接続された並列回路が９個直列に接続されている。
【００４７】
これら第１の給電ライン２１ａと、第２の給電ライン２１ｂとは、それぞれ独立した電気的給電路を形成していて、電源回路側に設けられた切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとを選択的に切換えられるようになっている。
【００４８】
このような構成によれば、第１の実施形態の効果に加え、各並列回路に流れる電流は等しくなり、各並列回路間の光出力や発光色のばらつきが軽減されて全体としての照射光の均斉度を向上することができる。
次に、本発明の第３に実施形態について図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、第１の光源Ａと第２の光源Ｂとを基板の長手方向と直交する方向に交互に分散的に配置したものである。なお、蛍光体層４は、山形の形状をなしていて、発光素子３を個別に被覆するようになっている。
【００５０】
このような構成によっても第１の光源Ａと第２の光源Ｂとを切換えて発光色を変更することが可能であり、全体として照射光の均斉度を良好なものとすることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、発光素子は、ＬＥＤ等の固体発光素子である。また、発光素子の実装個数は特段限定されるものではない。
【００５２】
さらに、第２の光源として電球色の発光色を得る場合、例えば、青色発光の発光素子と赤色発光の発光素子とを交互に並べて、その上を黄色蛍光体を含有する蛍光体層で被覆するように構成してもよい。これによって、赤み成分の不足を補う電球色の発光が可能となる。
【００５３】
また、光源は、２種類に限らない。つまり、昼光色、電球色の発光色の選択的切換えに限らず、昼白色、白色、温白色を加えて、これらを変更可能に構成してもよい。
さらにまた、発光色は、白色系が好適であるが、これに限らず、例えば、昼光色と青色光とを選択的に変更できるようにしてもよい。
照明装置としては、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等に適用が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・発光装置、２・・・基板、３・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、
４・・・封止部材（蛍光体層）、４Y・・・黄色蛍光体を含有した蛍光体層、
４R・・・赤色蛍光体を混入させた蛍光体層、２１ａ・・・第１の給電ライン、
２１ｂ・・・第２の給電ライン、１１・・・照明装置、Ａ・・・第１の光源、
Ｂ・・・第２の光源
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、光源としてＬＥＤ等の発光素子を基板に複数配設して所定の光量を得るようにする照明装置が開発されている。この照明装置は、例えば、天井面等に直接的に取付けられる、いわゆる直付タイプのベース照明として用いられるようになっており、基板に多数のＬＥＤのベアチップを実装し、各ＬＥＤチップをボンディングワイヤで電気的に接続して、蛍光体を含有した封止部材で封止するものである。そして、昼光色、白色、電球色等の光を得ようとするものである。
【０００３】
ところで、上記照明装置において、照明環境や好みによって所望の発光色が望まれる場合がある。この場合、基板に赤色、緑色、青色等の発光色の異なる複数のＬＥＤを配設し、各ＬＥＤの発光強度等を調整して混色し、所望の発光色を得る方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２２７４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような場合、構成が複雑化し、複数の発光色を混色するため、所望の発光色が得にくいという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置及び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】
【０００７】
本発明の発光装置は、基板と、この基板に形成された第１の給電ライン及び第２の給電ラインとを有している。第１の光源は、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備えており、前記第１の給電ラインに接続されて、所定の相関色温度の光を発光する。第２の光源は、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備えており、前記第２の給電ラインに接続されて、前記第１の光源の相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する。また、前記第１の光源と第２の光源とは、基板に分散的に配設されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図２】図１中、Ｙ−Ｙ線に沿う模式的断面図である。
【図３】同発光素子の接続状態を示す結線図である。
【図４】発光装置を配設した天井直付タイプの照明装置を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発光装置における発光素子の接続状態を示す結線図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図１乃至図３は、発光装置１を示しており、図４は、この発光装置１を用いた照明装置１１を示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
発光装置１は、図１に示すように、基板２と、複数の発光素子３と、各発光素子３を覆う封止部材として蛍光体層４とを備えている。
【００１１】
基板２は、ガラスエポキシ樹脂等の材料で細長の略長方形状に形成されている。基板２の長さ寸法Ｌは、２５０ｍｍ〜３００ｍｍであり、幅寸法Ｗは、３０ｍｍ〜４０ｍｍである。本実施形態では、具体的には、長さ寸法Ｌは、２８０ｍｍ、幅寸法Ｗは、３２ｍｍに形成されている。基板２の厚さ寸法は、０．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下が好ましく、本実施形態では、１ｍｍのものを適用している。
【００１２】
基板２の形状は、例えば、長手方向の両端がＲ形状に形成されていてもよい。また、基板２の材料には、セラミックス材料又は他の合成樹脂材料を適用できる。さらに、本発明は、各発光素子３の放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することを妨げるものではない。
【００１３】
図１及び図２に示すように、基板２上には、第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ラインに２１ｂ並びに実装パッド２２（図１では図示を省略している。）が形成されている。第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ラインに２１ｂは、配線パターンであり、それぞれ独立して電気的給電路を形成している。
【００１４】
第１の給電ライン２１ａの正極側ラインは、基板２の長手方向の縁部に直線状に形成され（図示上、上側）、負極側ラインは、櫛状に複数突出するように形成されている。一方、第２の給電ライン２１ｂの正極側ラインは、同様に、基板２の長手方向の縁部に直線状に形成され（図示上、下側）、負極側ラインは、櫛状に複数突出するように形成されていて、第１の給電ライン２１ａの隣接する櫛状に突出する部分の間に入り込むように配設されている。
【００１５】
つまり、第１の給電ライン２１ａの櫛状に突出する部分と、第２の給電ライン２１ａの櫛状に突出する部分とは、相互にその隣接する櫛状に突出する部分の間に入り込むように配設されている。
【００１６】
第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂには、給電端子２１ｃが接続されている。この給電端子２１ｃは、基板２の一端側に配設されており、電源コネクタが接続されるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ及び実装パッド２２は、三層構成であり、基板２の表面上に第一層Ａとして銅（Ｃｕ）、第二層Ｂとしてニッケル（Ｎｉ）が電解めっき処理されており、第三層Ｃには、反射率の高い銀（Ａｇ）が電解めっき処理されている。実装パッド２２の第三層Ｃ、すなわち、表層は、銀（Ａｇ）めっきが施されて反射層が形成されており、全光線反射率は、９０％と高いものとなっている。
【００１８】
この電解めっき処理においては、第二層Ｂのニッケル（Ｎｉ）の膜厚は、５μｍ以上、第三層Ｃの銀（Ａｇ）の膜厚は、１μｍ以上に形成するのが好ましく、このような膜厚寸法にすることにより、均一な膜厚形成が実現され反射率の均一化が可能となる。
また、基板２の表層には、発光素子３の実装領域や部品の実装部分を除いて、ほとんど全面に反射率の高い白色のレジスト層２３が積層されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、複数の発光素子３は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤を用いて、実装パッド２２上に接着されている。
【００２０】
ＬＥＤのベアチップは、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されており、発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極とで構成されている。これら、電極は、ボンディングワイヤ３１によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３１は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。
【００２１】
複数の発光素子３は、基板２の実装パッド２２上に、基板２の長手方向と直交する方向に複数並べられて複数の列を形成して実装されている。具体的には、第１の給電ライン２１ａの正極側ラインと負極側ラインとの間に亘って６個の発光素子３が略等間隔で配設されている。また、第２の給電ライン２１ｂの正極側ラインと負極側ラインとの間に亘って６個の発光素子３が略等間隔で配設されている。
【００２２】
つまり、第１の給電ライン２１ａに接続される複数の発光素子３の列（９列）と、第２の給電ライン２１ｂに接続される複数の発光素子３の列（９列）とが交互に基板２の長手方向と直交する方向に並べられて、分散的に合計１８列の発光素子列が形成されている。
【００２３】
また、個々の発光素子列において、その列が延びる方向に隣接された発光素子３の異極の電極同士、つまり、隣接された発光素子３の内で一方の発光素子３のプラス側電極と、隣接された発光素子３の内で他方の発光素子３のマイナス側電極とがボンディングワイヤ３１で順次接続されている。これによって、個々の発光素子列を構成する複数の発光素子３は電気的に直列に接続される。したがって、複数の発光素子３は通電状態で一斉に発光される。
【００２４】
さらに、個々の発光素子列において、列の端に配置された一方の発光素子３の電極は、ボンディングワイヤ３１によって第１の給電ライン２１ａ又は第２の給電ライン２１ｂに接続されている。
【００２５】
以上のように接続された発光素子３は、図３に示すような接続状態となっている。図３は、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ、各発光素子３の基板２上での配設状態を加味して示している。
【００２６】
第１の給電ライン２１ａには、発光素子３が６個直列に接続された９個の直列回路が並列に接続されている。また、同様に、第２の給電ライン２１ｂには、発光素子３が６個直列に接続された９個の直列回路が並列に接続されている。これら第１の給電ライン２１ａと、第２の給電ライン２１ｂとは、それぞれ独立した電気的給電路を形成していて、図示しない電源回路側に設けられた切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとを選択的に切換えられるようになっている。
【００２７】
前記各発光素子列は、それぞれ第１の給電ライン２１ａ及び第２の給電ライン２１ｂに電気的に並列に設けられていて、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂを通じて給電されるようになっている。そのため、各発光素子列の内のいずれか一列がボンディング不良等に起因して発光できなくなることがあっても発光装置１全体の発光が停止することはない。
【００２８】
また、図１に示すように、基板２の両端寄りであって、隣接する発光素子列間には、基板取付用の一対の取付穴５が形成されている。この取付穴５は、発光装置１を照明装置の本体等に取付ける場合に用いられる。具体的には、固定手段である取付ねじ５１が取付穴５に貫通し、照明装置の本体等にねじ込まれて発光装置１が取付けられる。
【００２９】
通常、この取付穴５は、基板２の両端部に設けられるため、そのスペースを確保する必要があり、基板２がその分大形化することとなる。しかしながら、上記構成によれば、大形化するのを回避することができる。また、この場合、固定手段が金属製である場合には、絶縁距離を確保することが可能となる。さらに、固定手段は、基板２の両端部ではなく、長手方向の内側、つまり、基板２の中間部を固定するようになるので、基板２の反り等の変形を有効に抑制することができる。なお、固定手段としては、合成樹脂製等の絶縁性を有する部材を用いてもよい。
【００３０】
図１及び図２に示すように、蛍光体層４は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、本実施形態では、蛍光体として黄色蛍光体を含有した蛍光体層４Yと、黄色蛍光体に赤色蛍光体を所定の混合比で混入させた蛍光体層４Rとの２種類を適用している。
【００３１】
蛍光体層４Yは、第１の給電ライン２１ａに接続された複数の発光素子３を被覆しており、蛍光体層４Rは、第２の給電ライン２１ｂに接続された複数の発光素子３を被覆している。したがって、第１の給電ライン２１ａに接続された複数の発光素子３と蛍光体層４Yとで第１の光源Ａが構成され、第２の給電ライン２１ｂに接続された複数の発光素子３と蛍光体層４Rとで第２の光源Ｂが構成されている。
【００３２】
蛍光体層４は、個々の発光素子３を発光素子３ごとに被覆する複数の凸状蛍光体層４ａの集合から構成されている。凸状蛍光体層４ａは、山形の形状をなしていて、円弧状の凸状をなし、その裾部において隣接する凸状蛍光体層４ａと連なるように形成されている。したがって、蛍光体層４は、前記発光素子列に沿って複数の列を形成して、すなわち、１８列に形成されており、各発光素子３、ボンディングワイヤ３１を被覆し封止している。
このように、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂは、基板２の長手方向と直交する方向に複数の列を形成して交互に分散的に配設されている
【００３３】
蛍光体層４は、未硬化の状態で各発光素子３、ボンディングワイヤ３１に対応して塗布され、その後に加熱硬化又は所定時間放置して硬化されて設けられている。詳しくは、図示しないディスペンサから、粘度や量が調整された蛍光体を含有する透明シリコーン樹脂材料を未硬化の状態で各発光素子３、ボンディングワイヤ３１に対応して滴下して供給する。
【００３４】
なお、上記構成では、凸状蛍光体層４ａによって、個々の発光素子３を発光素子３ごとに被覆する場合について説明したが、例えば、２個や３個の複数の発光素子３をその複数の発光素子３ごとに被覆するように形成してもよい。
【００３５】
図２に示すように、基板２の裏面側には、放熱用の銅箔６のパターンが全面に亘って形成されている。このような構成によって、基板２全体の均熱化を図ることができ放熱性能を向上できる。なお、銅箔６には、レジスト層が積層されている。
【００３６】
次に、図４を参照して上述の発光装置１を配設した照明装置１１について説明する。図においては、天井面に設置して使用される一般的な４０Ｗ蛍光灯形の照明装置と同等なサイズを有する天井直付タイプの照明装置１１を示している。照明装置１１は、細長で略直方体形状の本体ケース１１ａを備えており、この本体ケース１１ａ内には、前記発光装置１が４個直線状に接続されて配設されている。また、電源回路を備えた電源ユニットは、本体ケース１１ａに内蔵されている。なお、本体ケース１１ａの下方開口部には、拡散性を有する前面カバー１１ｂが取付けられている。
【００３７】
まず、電源回路側の切換えスイッチ等によって、上記構成の発光装置１における第１の給電ライン２１ａを選択し通電する。第１の給電ライン２１ａに接続された第１の光源Ａ、すなわち、第１の給電ライン２１ａに接続された各発光素子３が一斉に点灯されて、発光素子３から出射される光は、蛍光体層４Yを透過して放射される。この場合、発光素子３から出射された青色光は、黄色蛍光体を励起して、黄色蛍光体から黄色系の蛍光に変換されて蛍光体層４Yを透過して外部に放射される。さらに、発光素子３から出射された青色光のうち、黄色蛍光体を励起しなかった光は、そのまま蛍光体層４Yを透過して外部に放射される。このとき黄色系の光と青色光とが混色して相関色温度７０００Ｋ〜５０００Ｋの昼光色の光となって照射される。具体的には、相関色温度は、６７００Ｋに設定されている。
【００３８】
また、電源回路側の切換えスイッチ等によって、第２の給電ライン２１ｂを選択し通電すると、第２の給電ライン２１ｂに接続された第２の光源Ｂ、すなわち、第２の給電ライン２１ｂに接続された各発光素子３が一斉に点灯されて、発光素子３から出射される光は、蛍光体層４Rを透過して放射される。この場合、発光素子３から出射された青色光は、黄色蛍光体を励起するのに加え、赤色蛍光体を励起する。これによって赤色の蛍光が発せられ、蛍光体層４Rを透過して外部に放射される光は、赤み成分が加えられ相関色温度３５００Ｋ〜２５００Ｋの電球色の光となって照射される。具体的には、相関色温度は、２７００Ｋに設定されている。
【００３９】
なお、電源回路側の切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとの双方に給電できるようにしてもよい。この場合は、全ての発光素子３が発光し、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂの双方が点灯されるので、相関色温度は、双方の中間的なものとなる。
【００４０】
このように発光装置１は、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂによって、昼光色の光又は電球色の光の発光色の選択が可能であり、また、第１の光源Ａ及び第２の光源Ｂは、分散的に配設されているので、各発光色の照射において全体として均斉度が良好な面状光源として使用される。
【００４１】
加えて、第１の光源Ａと第２の光源Ｂとは、発光素子３の個数や発光素子列の数は同じであるため、切換えによっていずれを選択した場合にも配光状態に大きな変化は生じない。
【００４２】
また、複数の発光素子３は、基板２の実装パッド２２上に、基板２の長手方向と直交する方向に複数並べられて発光素子列を形成しているので、この発光素子列の列数の増減を適宜選択して所望の出力を得ることが可能となる。
【００４３】
発光素子３の発光中において、実装パッド２２は、各発光素子３が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能する。発光装置１の発光中、発光素子３が放射した光のうちで基板２側に向かった光は、実装パッド２２の表層で主として光の利用方向に反射される。そのため、光の取出し効率を良好なものとすることができる。加えて、発光素子３が放射した光のうちで横方向へ向かった光は、反射率の高い白色のレジスト層２３の表面で反射され前面側へ放射される。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、発光色の変更が可能であるとともに、全体として照射光の均斉度が良好な発光装置１及び照明装置１１を提供することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２に実施形態について図５を参照して説明する。図は、第１の給電ライン２１ａ、第２の給電ライン２１ｂ、各発光素子３の基板２上での配設状態を加味して示している。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００４６】
第１の給電ライン２１ａには、発光素子３が６個並列に接続された並列回路が９個直列に接続されている。また、同様に、第２の給電ライン２１ｂには、発光素子３が６個並列に接続された並列回路が９個直列に接続されている。
【００４７】
これら第１の給電ライン２１ａと、第２の給電ライン２１ｂとは、それぞれ独立した電気的給電路を形成していて、電源回路側に設けられた切換えスイッチ等によって、第１の給電ライン２１ａと第２の給電ライン２１ｂとを選択的に切換えられるようになっている。
【００４８】
このような構成によれば、第１の実施形態の効果に加え、各並列回路に流れる電流は等しくなり、各並列回路間の光出力や発光色のばらつきが軽減されて全体としての照射光の均斉度を向上することができる。
次に、本発明の第３に実施形態について図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、第１の光源Ａと第２の光源Ｂとを基板の長手方向と直交する方向に交互に分散的に配置したものである。なお、蛍光体層４は、山形の形状をなしていて、発光素子３を個別に被覆するようになっている。
【００５０】
このような構成によっても第１の光源Ａと第２の光源Ｂとを切換えて発光色を変更することが可能であり、全体として照射光の均斉度を良好なものとすることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、発光素子は、ＬＥＤ等の固体発光素子である。また、発光素子の実装個数は特段限定されるものではない。
【００５２】
さらに、第２の光源として電球色の発光色を得る場合、例えば、青色発光の発光素子と赤色発光の発光素子とを交互に並べて、その上を黄色蛍光体を含有する蛍光体層で被覆するように構成してもよい。これによって、赤み成分の不足を補う電球色の発光が可能となる。
【００５３】
また、光源は、２種類に限らない。つまり、昼光色、電球色の発光色の選択的切換えに限らず、昼白色、白色、温白色を加えて、これらを変更可能に構成してもよい。
さらにまた、発光色は、白色系が好適であるが、これに限らず、例えば、昼光色と青色光とを選択的に変更できるようにしてもよい。
照明装置としては、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等に適用が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・発光装置、２・・・基板、３・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、
４・・・封止部材（蛍光体層）、４Y・・・黄色蛍光体を含有した蛍光体層、
４R・・・赤色蛍光体を混入させた蛍光体層、２１ａ・・・第１の給電ライン、
２１ｂ・・・第２の給電ライン、１１・・・照明装置、Ａ・・・第１の光源、
Ｂ・・・第２の光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
この基板に形成された第１の給電ライン及び第２の給電ラインと；
前記第１の給電ラインに接続され、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備え、所定の相関色温度の光を発光する第１の光源と；
前記第２の給電ラインに接続され、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備え、前記第１の光源の相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する第２の光源と；
を具備し、前記第１の光源と第２の光源とは、基板に分散的に配設されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の光源が発光する光の相関色温度は、７０００Ｋ〜４５００Ｋに設定され、第２の光源が発光する光の相関色温度は、３５００ｋ〜２５００Ｋに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の光源及び第２の光源は、基板の長手方向と直交する方向に複数の列を形成して配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
装置本体と；
装置本体に配設された請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項１】
基板と；
この基板に形成された第１の給電ライン及び第２の給電ラインと；
前記第１の給電ラインに接続され、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備え、所定の相関色温度の光を発光する第１の光源と；
前記第２の給電ラインに接続され、前記基板に実装された複数の発光素子と、この複数の発光素子を被覆する封止部材とを備え、前記第１の光源の相関色温度とは異なる相関色温度の光を発光する第２の光源と；
を具備し、前記第１の光源と第２の光源とは、基板に分散的に配設されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の光源が発光する光の相関色温度は、７０００Ｋ〜４５００Ｋに設定され、第２の光源が発光する光の相関色温度は、３５００ｋ〜２５００Ｋに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の光源及び第２の光源は、基板の長手方向と直交する方向に複数の列を形成して配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
装置本体と；
装置本体に配設された請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９２８２（Ｐ２０１２−９２８２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４３２６（Ｐ２０１０−１４４３２６）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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