発光装置
【課題】複数色の光を混合して発光する発光装置において、色むらの低減を図る。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ３と、ＬＥＤ３から出射された光を異なる色の光に波長変換する波長変換部材５と、を備える。波長変換部材５は、光導出面側に凸の樋状とされている。この構成により、ＬＥＤ３から出射された多くの光が、波長変換部材５に対して直角に入射する。波長変換部材５を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、波長変換部材５に入射した光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材５から導出される光の色むらを低減することができる。また、波長変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも波長変換部材５が配置される。これにより、発光装置１の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材５の曲率を調整することにより側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ３と、ＬＥＤ３から出射された光を異なる色の光に波長変換する波長変換部材５と、を備える。波長変換部材５は、光導出面側に凸の樋状とされている。この構成により、ＬＥＤ３から出射された多くの光が、波長変換部材５に対して直角に入射する。波長変換部材５を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、波長変換部材５に入射した光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材５から導出される光の色むらを低減することができる。また、波長変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも波長変換部材５が配置される。これにより、発光装置１の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材５の曲率を調整することにより側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＥＤと波長変換部材を用いて、複数色の光を混合して発光する発光装置が知られている。このような発光装置は、例えば、図１２に示されるように、青色光を発するＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０からの青色光を黄色光に波長変換する波長変換部材２０と、光を反射するリフレクタ３０と、を備える。波長変換部材２０で生み出された黄色光は、波長変換部材２０により波長変換されなかった青色光と互いに混ざり合って白色光となり、波長変換部材２０から導出される（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０７０１号公報
【特許文献２】特開２００９−０６００９４号公報
【特許文献３】特開２００８−２１８４８５号公報
【特許文献４】特開２００８−１２３９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような発光装置では、ＬＥＤ１０から出射される光の照射角によって波長変換部材２０を伝搬する光の光路長が異なる。例えば、図１２に示されるように、ＬＥＤ１０から略垂直に出射された光は、波長変換部材２０を光路長ｄ１で通過するのに対し、ＬＥＤ１０から斜めに出射された光は、波長変換部材２０を光路長ｄ２で通過する。このとき、ｄ１＜ｄ２となるため、ＬＥＤ１０から斜めに出射された光は、ＬＥＤ１０から略垂直に出射された光に比べて、より多く波長変換されることになる。このように、ＬＥＤ１０から出射される光は、その照射角によって波長変換される度合いが異なるため、色むらを生じ易い。また、この発光装置は、ＬＥＤ１０の側方にリフレクタ３０が配置されているため、装置の側方に光を照射することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、色むらの少ない光を発することができ、しかも発光装置の側方にも配光可能な発光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】
【０００６】
本発明の発光装置は、配線基板上に実装された複数の固体発光素子と、前記複数の固体発光素子の互いに隣接した素子同士がグループを成した複数の発光グループと、前記発光グループ毎に当該発光グループに含まれる固体発光素子の光導出面を被覆する複数の透明封止部材と、前記透明封止部材毎に当該透明封止部材の光導出面を被覆して、前記固体発光素子から出射された光を前記発光グループ毎に異なる色の光に波長変換する複数の波長変換部材と、を備え、前記複数の波長変換部材の各々は、光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
前記複数の波長変換部材の各々は、それぞれ直接、又は前記透明封止部材から導出された光を透過する透明部材を介して、又は空気層を介して、又は当該透明部材と空気層とを介して前記透明封止部材の光導出面を被覆することが好ましい。
【０００８】
前記複数の固体発光素子は、前記配線基板上にアレイ状又はマトリクス状に実装され、
前記透明封止部材及び波長変換部材は、それぞれ長尺状又は面状とされることが好ましい。
【０００９】
本発光装置は、前記複数の波長変換部材の少なくとも一部の光導出面に、光を拡散する光拡散パネルを備えることが好ましい。
【００１０】
前記複数の波長変換部材から導出される光の色は、光の三原色であることが好ましい。
【００１１】
前記複数の透明封止部材の各々は、それぞれ光導出面側に凸の樋状に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光装置によれば、波長変換部材が樋状とされているので、従来の発光装置と比較して、固体発光素子から出射された多くの光が、波長変換部材に対して直角に入射する。これにより、波長変換部材を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、波長変換部材に入射した光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材から導出される光の色むらを低減することができる。また、波長変換部材が樋状とされていることにより、固体発光素子の側方にも波長変換部材が配置されるので、装置の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材の曲率を調整することにより側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図２】上記発光装置の横断面図。
【図３】上記発光装置が発する光のｘｙ色度図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ上記実施形態の第１の変形例に係る発光装置の横断面図。
【図５】上記実施形態の第２の変形例に係る発光装置の分解斜視図。
【図６】上記実施形態の第３の変形例に係る発光装置の分解斜視図。
【図７】（ａ）は上記実施形態に係る発光装置を用いた照明器具の斜視図、（ｂ）は同照明器具の横断面図。
【図８】（ａ）は上記照明器具の変形例の斜視図、（ｂ）は同照明器具の横断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図１０】上記発光装置の横断面図。
【図１１】上記発光装置を用いた照明器具の斜視図。
【図１２】従来の発光装置の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１乃至図８を参照して説明する。本発光装置は、固体発光素子としてＬＥＤを用いている。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、発光装置１は、矩形状の配線基板２上に実装された複数のＬＥＤ３を備える。これらＬＥＤ３は、いずれも点状光源であり、互いに隣接したＬＥＤ３同士がグループを成しており、３つの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃを形成している。ＬＥＤ３は、例えば、略４０５ｎｍにピーク波長を有する近紫外光を発するものを用いればよい。発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ配線基板２の長手方向に沿って伸び、互いに隣接して配置されている。各グループに属するＬＥＤ３は、それぞれ配線基板２上にアレイ状（千鳥配列状）に実装されており、その光導出面は、グループ毎に透明封止部材４により被覆されている。これら３つの透明封止部材４は、それぞれ光導出面側が凸となった樋状とされ、透明封止部材４の光導出面は、透明封止部材４毎に波長変換部材５により被覆されている。これら波長変換部材５は、透明封止部材４と同様に、それぞれ光導出面側が凸となった樋状に構成されている。３つの波長変換部材５は、波長変換部材５（Ｒ：赤）と、波長変換部材５（Ｇ：緑）と、波長変換部材５（Ｂ：青）と、から構成される。波長変換部材５（Ｒ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を赤色光に波長変換する赤色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｇ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｂ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を青色光に波長変換する青色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）は、それぞれ発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに対応する位置に配置される。
【００１６】
配線基板２は、高い熱伝導率を有するアルミニウム等の金属やガラスエポキシ等の樹脂を母材として構成されており、その表面には１０μｍ以上の厚みを有する白色ソルダーレジストが塗布されている。配線基板２は、そのＬＥＤ実装面に高い光反射率を有する光反射部材（図示なし）を備える。光反射部材は、例えば、銀やアルミニウム等から構成される。また、配線基板２は、ＬＥＤ３への給電を担う配線パターン（図示なし）を備える。なお、配線基板２の構造及び構成材料は、本実施形態のものに限定されない。また、配線基板２は、配線基板２を天井や壁等に取り付けるための保持構造（図示なし）を備える。
【００１７】
配線基板２上に実装されるＬＥＤ３の数は、特に限定されるものではなく、必要とされる光束に応じて適宜決定される。また、ＬＥＤ３は、配線基板２の配線パターンに対してフェイスアップ実装されてもよいし、配線パターンに対してフリップチップ実装されてもよい。
【００１８】
透明封止部材４は、１．２〜１．７の屈折率を有する透光性材料から構成される。透光性材料は、例えば、透明シリコーン樹脂、透明エポキシ樹脂、又は透明ガラスとされる。なお、透明封止部材４の形状は、必ずしも樋状に限定されず、例えば、半楕円体状とされてもよい。
【００１９】
波長変換部材５は、透明シリコーン樹脂や透明ガラス等の透光性材料を母材として構成される。この透光性材料の屈折率は、透明封止部材４を構成する材料の屈折率よりも大きくされる。波長変換部材５は、透明封止部材４の光導出面に直接密着された状態で配置される。このような構造は、樋状の波長変換部材５の凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらの部材を反転させてＬＥＤ３を封止した後、透明封止部材４を硬化させることにより得られる。
【００２０】
発光装置１は、ＬＥＤ３の発光を制御する駆動ドライバ（図示なし）を備える。駆動ドライバは、スイッチやマイコン等から構成された調光装置を有し、商用電源に接続されると共に、配線パターンを介してＬＥＤ３と電気的に接続されている。駆動ドライバは、商用電源から得た電力のＬＥＤ３への供給を制御することにより、ＬＥＤ３をオン／オフ制御及び調光制御する。駆動ドライバは、複数設けられ、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃの各々に属するＬＥＤ３をそれぞれ一括して制御する３種類から構成される。
【００２１】
上記のように構成された本実施形態の発光装置１の作用を説明する。ＬＥＤ３から出射された光は、透明封止部材４を透過し、波長変換部材５に入射する。このとき、図２の破線矢印で示されるように、波長変換部材５へ入射する光の多くは、波長変換部材５が樋状とされているため、波長変換部材５に対して直角に入射する。これにより、波長変換部材５を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、各々の入射光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材５から導出される光は、色むらの少ない光となる。また、波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５に含まれる蛍光体分子に衝突して種々の方向に散乱される。これにより、波長変換部材５の輝度むらが低減され、波長変換部材５を全面に亘って均等な光を発する面状光源とすることができる。
【００２２】
波長変換部材５は、ＬＥＤ３から出射された近紫外光を発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に異なる色（赤色、緑色、青色）の光に波長変換する。これにより、波長変換部材５から導出される光の色は、光の三原色となる。これらの光は、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）が互いに隣接して配置されているため、容易に混ざり合い、色むらの少ない白色光となる。
【００２３】
波長変換部材５から導出される白色光の色調は、図３に示されるｘｙ色度図において、赤色、緑色、青色の３点を結ぶ三角形の内側の色調であれば、各色に対応した駆動ドライバを用いて自在に調整可能である。例えば、発光グループ３ａに属するＬＥＤ３を制御する駆動ドライバを用いて、これらＬＥＤ３の出力を上げて波長変換部材５（Ｒ）から導出される赤色光を増やすことにより、波長変換部材５から導出される白色光を赤みがかった白色光とすることができる。また、波長変換部材５から導出される白色光の色調や明るさは、波長変換部材５に含まれる蛍光体の種類、濃度、他の蛍光体との濃度比等を変化させることによっても調整され得る。
【００２４】
また、波長変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも波長変換部材５が配置される。これにより、発光装置１の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材５の樋状構造の曲率を調整することにより、側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【００２５】
また、波長変換部材５を構成する透光性材料の屈折率を、透明封止部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きくすることにより、ＬＥＤ３から出射された光が、これらの部材の界面で全反射されるのを防ぐことができる（図２参照）。これにより、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において散乱された光や波長変換部材５と外界（大気）との界面において全反射された光の一部は、上記界面において全反射される。これにより、発光装置１の内部方向へ戻る光を低減することができる。
【００２６】
上記界面において全反射されずに発光装置１の内部方向へ戻った光は、配線基板２のＬＥＤ実装面に光反射部材が設けられているため、光反射部材により反射され、再び発光装置１の外部方向へ向かい得る。これにより、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００２７】
また、配線基板２が熱伝導率の高い材料から構成されていることにより、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱や波長変換部材５における蛍光体による波長変換に伴って生じた熱を、配線基板２を通じて外界へ放熱することができる。これにより、発光装置１内部の異常な温度上昇を防ぐことができるため、ＬＥＤ３の寿命を延ばすことが可能となると共に、蛍光体の熱劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、ＬＥＤ３を配線基板２上にアレイ状（千鳥配列状）に実装することにより、互いに隣接するＬＥＤ３間に距離ができるため、各々のＬＥＤ３が発光に伴って発する熱を効率良く放熱することが可能となる。また、ＬＥＤ３が均等に配置されるため、ＬＥＤ３から出射される光に輝度むらが発生しにくくなる。
【００２９】
発光装置１は、発光装置１の光導出面を被覆する紫外線フィルタ（図示なし）を備えていてもよい。この紫外線フィルタは、樹脂やガラス等から構成された波長制御用の光学フィルタであり、近紫外光をカットする。発光装置１の光導出面に紫外線フィルタを設けることにより、発光装置１が照射する光から近紫外光をカットすることができる。これにより、発光装置１のユーザに悪影響を与えることなく、安全に発光装置１を使用することが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態の第１の変形例に係る発光装置を図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図４（ａ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、透明封止部材４から導出された光を透過する樋状の透明部材６ａを備える。このような構造は、透明部材６ａの凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらを反転させてＬＥＤ３を封止した後、透明部材６ａの光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。透明部材６ａは、熱伝導率の高い透光性材料から構成され、例えば、透明ガラスから構成される。透明部材６ａを設けることにより、波長変換部材５において蛍光体による波長変換に伴って生じた熱を、透明部材６ａ及び透明封止部材４を介して配線基板２へ効率良く放熱することが可能となるため、蛍光体の熱劣化を抑制することができる。透明部材６ａを構成する材料の屈折率は、透明封止部材４を構成する材料の屈折率よりも大きく、かつ波長変換部材５を構成する材料の屈折率よりも小さくされる。これにより、透明封止部材４と透明部材６ａとの界面や透明部材６ａと波長変換部材５との界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを抑制することができる。
【００３１】
図４（ｂ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、空気層６ｂを備える。このような構造は、透明封止部材４によりＬＥＤ３を封止した後、隙間を設けて透明封止部材４の光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。空気層６ｂを設けることにより、波長変換部材５と空気層６ｂとの界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを抑制することができる。更に、空気層６ｂは断熱作用を有するため、波長変換部材５における波長変換に伴って生じた熱が透明封止部材４に伝播しにくくなるため、透明封止部材４の熱劣化を抑制することができる。
【００３２】
図４（ｃ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、ＬＥＤ３実装面側から順に透明部材６ａと空気層６ｂとを備える。このような構造は、透明部材６ａの凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらを反転させてＬＥＤ３を封止した後、隙間を設けて透明封止部材４の光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。透明部材６ａと空気層６ｂとを設けることにより、透明封止部材４と透明部材６ａとの界面や空気層６ｂと波長変換部材５との界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを防止することができる。更に、波長変換部材５における波長変換に伴って生じた熱が透明封止部材４に伝播しにくくなるため、透明封止部材４の熱劣化を抑制することができる。
【００３３】
次に、本実施形態の第２の変形例に係る発光装置を図５に示す。図５に示される発光装置１は、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎にマトリクス状（面状）に配置されたＬＥＤ３と、共に上面視面状とされる透明封止部材４及び波長変換部材５と、を備える。本変形例による発光装置１は、ＬＥＤ３の配置並びに透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。本変形例によれば、発光装置１を各色発光面の上面視が略正方形となっている面状光源とすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の第３の変形例に係る発光装置を図６に示す。図６に示される発光装置１は、各々２つずつの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃと、各々の発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に直線状に配置されたＬＥＤ３と、共に上面視長尺状とされる透明封止部材４及び波長変換部材５と、を備える。ここで、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃは、発光グループ３ａ−３ｂ−３ｃの並びが２回繰り返す形で横並びに配置されている。本変形例による発光装置１は、ＬＥＤ３の配置並びに透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。本変形例によれば、図１に示される発光装置１と比較して、各々の波長変換部材５の発光面積が小さいため、互いに隣接した波長変換部材５から導出された異なる色の光同士が混ざりやすくなる。そのため、発光装置１から導出される白色光の色むらをより低減することができる。
【００３５】
上述したような発光装置１を複数個用いて照明器具を構成した例を図７（ａ）（ｂ）に示す。照明器具１０は、縦列して配置された４つの発光装置１を備え、これら発光装置１は、それぞれ配線基板２に設けられた保持構造（図示なし）を介して筐体７に保持されている。筐体７は、軽量かつ高い剛性を有する材料から構成され、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から構成される。筐体７は片面が開口した矩形の枠体とされ、その凹部中央に光導出面側を筐体７の開口面に向けた状態で発光装置１が収容されており、発光装置１の縁と筐体７の開口部の縁とを連結するように平板状の反射板７ａが斜めに設置されている。反射板７ａは、高い光反射率を有する材料から構成され、例えば、アルミニウム板から構成される。反射板７ａは、図７（ｂ）において破線矢印で示されるように、発光装置１の側方に照射された光を反射して照明器具１０の外部方向へ向かわせることにより、照明器具１０の光取り出し効率を向上させる。照明器具１０によれば、輝度むら及び色むらの少ない白色光を照射することができるライン照明器具を得ることができる。なお、照明器具１０に搭載される発光装置１の数及び発光装置１の配置は、本実施形態のものに限定されない。また、筐体７や反射板７ａを構成する材料やそれらの構造も、上記のものに限定されない。
【００３６】
照明器具１０は、図８（ａ）（ｂ）に示されるように、その光導出面に光を拡散する光拡散パネル８を備えていてもよい。光拡散パネル８は、例えば、炭酸カルシウムやアクリル等の光拡散粒子が内部に分散されたポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂から構成される。または、光拡散パネル８は、これらポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂の表面又は裏面の少なくとも一方に、フロスト加工等により微細な凹凸構造を形成したものから構成される。光拡散パネル８を設けることにより、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）からの赤色光、緑色光、青色光を、種々の方向に拡散させることが可能となる。そのため、図７に示される照明器具１０に比べて、照明装置１０から照射される白色光の色むら及び輝度むらを更に低減することができる。また、光拡散パネル８を比較的硬度が高い材料から構成した場合には、光拡散パネル８を照明器具１０を衝撃等から保護する外殻部材としても機能させることができる。なお、光拡散パネル８は、本実施形態においては、照明器具１０の光導出面全体を被覆するように配置されているが、照明器具１０の光導出面の一部を被覆するように配置されてもよい。
【００３７】
上述した本実施形態及びその変形例並びにそれらを用いた照明器具によれば、色むら及び輝度むらが低減され、しかも調光制御可能な白色光を発することができる発光装置１及び照明器具１０を得ることができる。また、これらの発光装置１及び照明器具１０は、装置の側方にも配光制御可能な光を照射することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。図９及び図１０に示されるように、発光装置１１は、配線基板２上に実装され、３つの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに分けられた複数のＬＥＤ３を備える。これらＬＥＤ３は、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に配線基板２上に載置された枠部材９により仕切られている。枠部材９は、アルミニウム等の高い光反射率を有する材料から構成され、配線基板２とほぼ同じ大きさで光入射面と光導出面の両面が開口した矩形の枠体と、その枠体の内部を仕切る帯状の板と、を備える。ここで、枠部材９の各々の仕切られた領域は、光導出面側に向かうにつれて開口度が広がる逆四角錐台形状となっている。枠部材９の各々の仕切られた領域には、それぞれ透明封止部材４が充填される。各々の透明封止部材４は、それぞれ発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに属するＬＥＤ３を封止し、これら３つの透明封止部材４の光導出面を共通して覆うように、平板状の波長変換部材５が配置される。波長変換部材５は、発光グループ３ａに対応する位置に波長変換部材５（Ｒ）を備え、発光グループ３ｂに対応する位置に波長変換部材５（Ｇ）を備え、発光グループ３ｃに対応する位置に波長変換部材５（Ｂ）を備える。発光装置１１は、枠部材９を備える点と、透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造とが異なる点との２点以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。
【００３９】
本実施形態の発光装置１１の作用を説明する。ＬＥＤ３から出射された光は、透明封止部材４を透過し、波長変換部材５に入射する。波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）において、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に変換された後、波長変換部材５から導出される。ここで、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）が互いに隣接して配置されているため、これら赤色光、緑色光、青色光は容易に互いに混ざり合い、色むらの少ない白色光となる。また、波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５に含まれる蛍光体分子に衝突して種々の方向に散乱される。これにより、波長変換部材５の輝度むらが低減され、波長変換部材５を全面に亘って均等な光を発する面状光源とすることができる。
【００４０】
波長変換部材５が単純な構造の平板状とされることにより、発光装置１で用いられる樋状の波長変換部材５に比べて、波長変換部材５を簡便に作製することができる。これにより、発光装置１１の作製にかかる手間を減らすことができる。
【００４１】
枠部材９が高い光反射率を有する材料から構成され、その仕切られた領域が逆四角錐台形状とされることにより、図１０の破線矢印で示されるように、ＬＥＤ３からＬＥＤ３の側方に出射された光を反射して、波長変換部材５に入射させることができる。これにより、発光装置１１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
上述したような発光装置１１を複数個用いて照明器具を構成した例を図１１に示す。照明器具１１ａは、縦列して配置された４つの発光装置１１と、発光装置１１を保持する筐体７と、発光装置１１から出射された光を反射する反射板７ａと、を備える。筐体７及び反射板７ａは、照明器具１０で用いられたものと同一のものとされる。照明器具１１ａは、上述のように発光装置１１の作製にかかる手間が少ない分、照明器具１０よりも容易に作製することができる。
【００４３】
本実施形態の発光装置や照明器具によれば、色むら及び輝度むらが低減され、しかも調光制御可能な白色光を発することができる発光装置１１及び照明器具１１ａを、発光装置１や照明器具１０と比較して、簡便に作製することができる。
【００４４】
なお、本発明に係る発光装置は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、固体発光素子は、本実施形態においては近紫外ＬＥＤとされるが、近紫外ＬＥＤに限定されず、例えば、青色ＬＥＤ等の他色の光を発するＬＥＤであってもよいし、有機ＥＬ素子であってもよい。また、固体発光素子は、必ずしも１種類の固体発光素子から構成される必要はなく、発光グループ毎に異なる種類の固体発光素子が用いられてもよいし、同一発光グループ内において複数種類の固体発光素子が用いられてもよい。また、本実施形態では、発光装置は白色光を照射するように構成されているが、他色の光を照射する構成とされてもよい。また、波長変換部材に含まれる蛍光体は、本実施形態のものに限定されず、他の蛍光体であってもよいし、波長変換を担う物質は、蛍光体に限定されず、例えば、燐光体であってもよい。また、波長変換部材は、固体発光素子から出射された光のうち、特定波長の光だけを透過させる光学フィルタ等を備えていてもよい。更に、波長変換部材の配置は、本実施形態のものに限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１、１１ 発光装置
２ 配線基板
３ 固体発光素子（ＬＥＤ）
３ａ、３ｂ、３ｃ 発光グループ
４ 透明封止部材
５、５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ） 波長変換部材
６ａ 透明部材
６ｂ 空気層
８ 光拡散パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＥＤと波長変換部材を用いて、複数色の光を混合して発光する発光装置が知られている。このような発光装置は、例えば、図１２に示されるように、青色光を発するＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０からの青色光を黄色光に波長変換する波長変換部材２０と、光を反射するリフレクタ３０と、を備える。波長変換部材２０で生み出された黄色光は、波長変換部材２０により波長変換されなかった青色光と互いに混ざり合って白色光となり、波長変換部材２０から導出される（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０７０１号公報
【特許文献２】特開２００９−０６００９４号公報
【特許文献３】特開２００８−２１８４８５号公報
【特許文献４】特開２００８−１２３９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような発光装置では、ＬＥＤ１０から出射される光の照射角によって波長変換部材２０を伝搬する光の光路長が異なる。例えば、図１２に示されるように、ＬＥＤ１０から略垂直に出射された光は、波長変換部材２０を光路長ｄ１で通過するのに対し、ＬＥＤ１０から斜めに出射された光は、波長変換部材２０を光路長ｄ２で通過する。このとき、ｄ１＜ｄ２となるため、ＬＥＤ１０から斜めに出射された光は、ＬＥＤ１０から略垂直に出射された光に比べて、より多く波長変換されることになる。このように、ＬＥＤ１０から出射される光は、その照射角によって波長変換される度合いが異なるため、色むらを生じ易い。また、この発光装置は、ＬＥＤ１０の側方にリフレクタ３０が配置されているため、装置の側方に光を照射することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、色むらの少ない光を発することができ、しかも発光装置の側方にも配光可能な発光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】
【０００６】
本発明の発光装置は、配線基板上に実装された複数の固体発光素子と、前記複数の固体発光素子の互いに隣接した素子同士がグループを成した複数の発光グループと、前記発光グループ毎に当該発光グループに含まれる固体発光素子の光導出面を被覆する複数の透明封止部材と、前記透明封止部材毎に当該透明封止部材の光導出面を被覆して、前記固体発光素子から出射された光を前記発光グループ毎に異なる色の光に波長変換する複数の波長変換部材と、を備え、前記複数の波長変換部材の各々は、光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
前記複数の波長変換部材の各々は、それぞれ直接、又は前記透明封止部材から導出された光を透過する透明部材を介して、又は空気層を介して、又は当該透明部材と空気層とを介して前記透明封止部材の光導出面を被覆することが好ましい。
【０００８】
前記複数の固体発光素子は、前記配線基板上にアレイ状又はマトリクス状に実装され、
前記透明封止部材及び波長変換部材は、それぞれ長尺状又は面状とされることが好ましい。
【０００９】
本発光装置は、前記複数の波長変換部材の少なくとも一部の光導出面に、光を拡散する光拡散パネルを備えることが好ましい。
【００１０】
前記複数の波長変換部材から導出される光の色は、光の三原色であることが好ましい。
【００１１】
前記複数の透明封止部材の各々は、それぞれ光導出面側に凸の樋状に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光装置によれば、波長変換部材が樋状とされているので、従来の発光装置と比較して、固体発光素子から出射された多くの光が、波長変換部材に対して直角に入射する。これにより、波長変換部材を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、波長変換部材に入射した光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材から導出される光の色むらを低減することができる。また、波長変換部材が樋状とされていることにより、固体発光素子の側方にも波長変換部材が配置されるので、装置の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材の曲率を調整することにより側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図２】上記発光装置の横断面図。
【図３】上記発光装置が発する光のｘｙ色度図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ上記実施形態の第１の変形例に係る発光装置の横断面図。
【図５】上記実施形態の第２の変形例に係る発光装置の分解斜視図。
【図６】上記実施形態の第３の変形例に係る発光装置の分解斜視図。
【図７】（ａ）は上記実施形態に係る発光装置を用いた照明器具の斜視図、（ｂ）は同照明器具の横断面図。
【図８】（ａ）は上記照明器具の変形例の斜視図、（ｂ）は同照明器具の横断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図１０】上記発光装置の横断面図。
【図１１】上記発光装置を用いた照明器具の斜視図。
【図１２】従来の発光装置の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１乃至図８を参照して説明する。本発光装置は、固体発光素子としてＬＥＤを用いている。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、発光装置１は、矩形状の配線基板２上に実装された複数のＬＥＤ３を備える。これらＬＥＤ３は、いずれも点状光源であり、互いに隣接したＬＥＤ３同士がグループを成しており、３つの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃを形成している。ＬＥＤ３は、例えば、略４０５ｎｍにピーク波長を有する近紫外光を発するものを用いればよい。発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ配線基板２の長手方向に沿って伸び、互いに隣接して配置されている。各グループに属するＬＥＤ３は、それぞれ配線基板２上にアレイ状（千鳥配列状）に実装されており、その光導出面は、グループ毎に透明封止部材４により被覆されている。これら３つの透明封止部材４は、それぞれ光導出面側が凸となった樋状とされ、透明封止部材４の光導出面は、透明封止部材４毎に波長変換部材５により被覆されている。これら波長変換部材５は、透明封止部材４と同様に、それぞれ光導出面側が凸となった樋状に構成されている。３つの波長変換部材５は、波長変換部材５（Ｒ：赤）と、波長変換部材５（Ｇ：緑）と、波長変換部材５（Ｂ：青）と、から構成される。波長変換部材５（Ｒ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を赤色光に波長変換する赤色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｇ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｂ）は、ＬＥＤ３からの近紫外光を青色光に波長変換する青色蛍光体を備える。波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）は、それぞれ発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに対応する位置に配置される。
【００１６】
配線基板２は、高い熱伝導率を有するアルミニウム等の金属やガラスエポキシ等の樹脂を母材として構成されており、その表面には１０μｍ以上の厚みを有する白色ソルダーレジストが塗布されている。配線基板２は、そのＬＥＤ実装面に高い光反射率を有する光反射部材（図示なし）を備える。光反射部材は、例えば、銀やアルミニウム等から構成される。また、配線基板２は、ＬＥＤ３への給電を担う配線パターン（図示なし）を備える。なお、配線基板２の構造及び構成材料は、本実施形態のものに限定されない。また、配線基板２は、配線基板２を天井や壁等に取り付けるための保持構造（図示なし）を備える。
【００１７】
配線基板２上に実装されるＬＥＤ３の数は、特に限定されるものではなく、必要とされる光束に応じて適宜決定される。また、ＬＥＤ３は、配線基板２の配線パターンに対してフェイスアップ実装されてもよいし、配線パターンに対してフリップチップ実装されてもよい。
【００１８】
透明封止部材４は、１．２〜１．７の屈折率を有する透光性材料から構成される。透光性材料は、例えば、透明シリコーン樹脂、透明エポキシ樹脂、又は透明ガラスとされる。なお、透明封止部材４の形状は、必ずしも樋状に限定されず、例えば、半楕円体状とされてもよい。
【００１９】
波長変換部材５は、透明シリコーン樹脂や透明ガラス等の透光性材料を母材として構成される。この透光性材料の屈折率は、透明封止部材４を構成する材料の屈折率よりも大きくされる。波長変換部材５は、透明封止部材４の光導出面に直接密着された状態で配置される。このような構造は、樋状の波長変換部材５の凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらの部材を反転させてＬＥＤ３を封止した後、透明封止部材４を硬化させることにより得られる。
【００２０】
発光装置１は、ＬＥＤ３の発光を制御する駆動ドライバ（図示なし）を備える。駆動ドライバは、スイッチやマイコン等から構成された調光装置を有し、商用電源に接続されると共に、配線パターンを介してＬＥＤ３と電気的に接続されている。駆動ドライバは、商用電源から得た電力のＬＥＤ３への供給を制御することにより、ＬＥＤ３をオン／オフ制御及び調光制御する。駆動ドライバは、複数設けられ、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃの各々に属するＬＥＤ３をそれぞれ一括して制御する３種類から構成される。
【００２１】
上記のように構成された本実施形態の発光装置１の作用を説明する。ＬＥＤ３から出射された光は、透明封止部材４を透過し、波長変換部材５に入射する。このとき、図２の破線矢印で示されるように、波長変換部材５へ入射する光の多くは、波長変換部材５が樋状とされているため、波長変換部材５に対して直角に入射する。これにより、波長変換部材５を伝搬する光の光路長差が小さくなるため、各々の入射光は、同程度波長変換されることになる。そのため、波長変換部材５から導出される光は、色むらの少ない光となる。また、波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５に含まれる蛍光体分子に衝突して種々の方向に散乱される。これにより、波長変換部材５の輝度むらが低減され、波長変換部材５を全面に亘って均等な光を発する面状光源とすることができる。
【００２２】
波長変換部材５は、ＬＥＤ３から出射された近紫外光を発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に異なる色（赤色、緑色、青色）の光に波長変換する。これにより、波長変換部材５から導出される光の色は、光の三原色となる。これらの光は、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）が互いに隣接して配置されているため、容易に混ざり合い、色むらの少ない白色光となる。
【００２３】
波長変換部材５から導出される白色光の色調は、図３に示されるｘｙ色度図において、赤色、緑色、青色の３点を結ぶ三角形の内側の色調であれば、各色に対応した駆動ドライバを用いて自在に調整可能である。例えば、発光グループ３ａに属するＬＥＤ３を制御する駆動ドライバを用いて、これらＬＥＤ３の出力を上げて波長変換部材５（Ｒ）から導出される赤色光を増やすことにより、波長変換部材５から導出される白色光を赤みがかった白色光とすることができる。また、波長変換部材５から導出される白色光の色調や明るさは、波長変換部材５に含まれる蛍光体の種類、濃度、他の蛍光体との濃度比等を変化させることによっても調整され得る。
【００２４】
また、波長変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも波長変換部材５が配置される。これにより、発光装置１の側方にも光を照射することが可能となると共に、波長変換部材５の樋状構造の曲率を調整することにより、側方へ照射される光の配光を制御することができる。
【００２５】
また、波長変換部材５を構成する透光性材料の屈折率を、透明封止部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きくすることにより、ＬＥＤ３から出射された光が、これらの部材の界面で全反射されるのを防ぐことができる（図２参照）。これにより、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において散乱された光や波長変換部材５と外界（大気）との界面において全反射された光の一部は、上記界面において全反射される。これにより、発光装置１の内部方向へ戻る光を低減することができる。
【００２６】
上記界面において全反射されずに発光装置１の内部方向へ戻った光は、配線基板２のＬＥＤ実装面に光反射部材が設けられているため、光反射部材により反射され、再び発光装置１の外部方向へ向かい得る。これにより、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００２７】
また、配線基板２が熱伝導率の高い材料から構成されていることにより、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱や波長変換部材５における蛍光体による波長変換に伴って生じた熱を、配線基板２を通じて外界へ放熱することができる。これにより、発光装置１内部の異常な温度上昇を防ぐことができるため、ＬＥＤ３の寿命を延ばすことが可能となると共に、蛍光体の熱劣化を抑制することができる。
【００２８】
また、ＬＥＤ３を配線基板２上にアレイ状（千鳥配列状）に実装することにより、互いに隣接するＬＥＤ３間に距離ができるため、各々のＬＥＤ３が発光に伴って発する熱を効率良く放熱することが可能となる。また、ＬＥＤ３が均等に配置されるため、ＬＥＤ３から出射される光に輝度むらが発生しにくくなる。
【００２９】
発光装置１は、発光装置１の光導出面を被覆する紫外線フィルタ（図示なし）を備えていてもよい。この紫外線フィルタは、樹脂やガラス等から構成された波長制御用の光学フィルタであり、近紫外光をカットする。発光装置１の光導出面に紫外線フィルタを設けることにより、発光装置１が照射する光から近紫外光をカットすることができる。これにより、発光装置１のユーザに悪影響を与えることなく、安全に発光装置１を使用することが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態の第１の変形例に係る発光装置を図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図４（ａ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、透明封止部材４から導出された光を透過する樋状の透明部材６ａを備える。このような構造は、透明部材６ａの凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらを反転させてＬＥＤ３を封止した後、透明部材６ａの光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。透明部材６ａは、熱伝導率の高い透光性材料から構成され、例えば、透明ガラスから構成される。透明部材６ａを設けることにより、波長変換部材５において蛍光体による波長変換に伴って生じた熱を、透明部材６ａ及び透明封止部材４を介して配線基板２へ効率良く放熱することが可能となるため、蛍光体の熱劣化を抑制することができる。透明部材６ａを構成する材料の屈折率は、透明封止部材４を構成する材料の屈折率よりも大きく、かつ波長変換部材５を構成する材料の屈折率よりも小さくされる。これにより、透明封止部材４と透明部材６ａとの界面や透明部材６ａと波長変換部材５との界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを抑制することができる。
【００３１】
図４（ｂ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、空気層６ｂを備える。このような構造は、透明封止部材４によりＬＥＤ３を封止した後、隙間を設けて透明封止部材４の光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。空気層６ｂを設けることにより、波長変換部材５と空気層６ｂとの界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを抑制することができる。更に、空気層６ｂは断熱作用を有するため、波長変換部材５における波長変換に伴って生じた熱が透明封止部材４に伝播しにくくなるため、透明封止部材４の熱劣化を抑制することができる。
【００３２】
図４（ｃ）に示される発光装置１は、透明封止部材４と波長変換部材５との間に、ＬＥＤ３実装面側から順に透明部材６ａと空気層６ｂとを備える。このような構造は、透明部材６ａの凹部に透明封止部材４をポッティングし、これらを反転させてＬＥＤ３を封止した後、隙間を設けて透明封止部材４の光導出面を波長変換部材５で被覆することにより得られる。透明部材６ａと空気層６ｂとを設けることにより、透明封止部材４と透明部材６ａとの界面や空気層６ｂと波長変換部材５との界面においてＬＥＤ３から出射された光が全反射されるのを防ぐことができるため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材５において波長変換された光が、発光装置１の内部方向へ戻ることを防止することができる。更に、波長変換部材５における波長変換に伴って生じた熱が透明封止部材４に伝播しにくくなるため、透明封止部材４の熱劣化を抑制することができる。
【００３３】
次に、本実施形態の第２の変形例に係る発光装置を図５に示す。図５に示される発光装置１は、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎にマトリクス状（面状）に配置されたＬＥＤ３と、共に上面視面状とされる透明封止部材４及び波長変換部材５と、を備える。本変形例による発光装置１は、ＬＥＤ３の配置並びに透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。本変形例によれば、発光装置１を各色発光面の上面視が略正方形となっている面状光源とすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の第３の変形例に係る発光装置を図６に示す。図６に示される発光装置１は、各々２つずつの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃと、各々の発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に直線状に配置されたＬＥＤ３と、共に上面視長尺状とされる透明封止部材４及び波長変換部材５と、を備える。ここで、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃは、発光グループ３ａ−３ｂ−３ｃの並びが２回繰り返す形で横並びに配置されている。本変形例による発光装置１は、ＬＥＤ３の配置並びに透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。本変形例によれば、図１に示される発光装置１と比較して、各々の波長変換部材５の発光面積が小さいため、互いに隣接した波長変換部材５から導出された異なる色の光同士が混ざりやすくなる。そのため、発光装置１から導出される白色光の色むらをより低減することができる。
【００３５】
上述したような発光装置１を複数個用いて照明器具を構成した例を図７（ａ）（ｂ）に示す。照明器具１０は、縦列して配置された４つの発光装置１を備え、これら発光装置１は、それぞれ配線基板２に設けられた保持構造（図示なし）を介して筐体７に保持されている。筐体７は、軽量かつ高い剛性を有する材料から構成され、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から構成される。筐体７は片面が開口した矩形の枠体とされ、その凹部中央に光導出面側を筐体７の開口面に向けた状態で発光装置１が収容されており、発光装置１の縁と筐体７の開口部の縁とを連結するように平板状の反射板７ａが斜めに設置されている。反射板７ａは、高い光反射率を有する材料から構成され、例えば、アルミニウム板から構成される。反射板７ａは、図７（ｂ）において破線矢印で示されるように、発光装置１の側方に照射された光を反射して照明器具１０の外部方向へ向かわせることにより、照明器具１０の光取り出し効率を向上させる。照明器具１０によれば、輝度むら及び色むらの少ない白色光を照射することができるライン照明器具を得ることができる。なお、照明器具１０に搭載される発光装置１の数及び発光装置１の配置は、本実施形態のものに限定されない。また、筐体７や反射板７ａを構成する材料やそれらの構造も、上記のものに限定されない。
【００３６】
照明器具１０は、図８（ａ）（ｂ）に示されるように、その光導出面に光を拡散する光拡散パネル８を備えていてもよい。光拡散パネル８は、例えば、炭酸カルシウムやアクリル等の光拡散粒子が内部に分散されたポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂から構成される。または、光拡散パネル８は、これらポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂の表面又は裏面の少なくとも一方に、フロスト加工等により微細な凹凸構造を形成したものから構成される。光拡散パネル８を設けることにより、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）からの赤色光、緑色光、青色光を、種々の方向に拡散させることが可能となる。そのため、図７に示される照明器具１０に比べて、照明装置１０から照射される白色光の色むら及び輝度むらを更に低減することができる。また、光拡散パネル８を比較的硬度が高い材料から構成した場合には、光拡散パネル８を照明器具１０を衝撃等から保護する外殻部材としても機能させることができる。なお、光拡散パネル８は、本実施形態においては、照明器具１０の光導出面全体を被覆するように配置されているが、照明器具１０の光導出面の一部を被覆するように配置されてもよい。
【００３７】
上述した本実施形態及びその変形例並びにそれらを用いた照明器具によれば、色むら及び輝度むらが低減され、しかも調光制御可能な白色光を発することができる発光装置１及び照明器具１０を得ることができる。また、これらの発光装置１及び照明器具１０は、装置の側方にも配光制御可能な光を照射することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。図９及び図１０に示されるように、発光装置１１は、配線基板２上に実装され、３つの発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに分けられた複数のＬＥＤ３を備える。これらＬＥＤ３は、発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に配線基板２上に載置された枠部材９により仕切られている。枠部材９は、アルミニウム等の高い光反射率を有する材料から構成され、配線基板２とほぼ同じ大きさで光入射面と光導出面の両面が開口した矩形の枠体と、その枠体の内部を仕切る帯状の板と、を備える。ここで、枠部材９の各々の仕切られた領域は、光導出面側に向かうにつれて開口度が広がる逆四角錐台形状となっている。枠部材９の各々の仕切られた領域には、それぞれ透明封止部材４が充填される。各々の透明封止部材４は、それぞれ発光グループ３ａ、３ｂ、３ｃに属するＬＥＤ３を封止し、これら３つの透明封止部材４の光導出面を共通して覆うように、平板状の波長変換部材５が配置される。波長変換部材５は、発光グループ３ａに対応する位置に波長変換部材５（Ｒ）を備え、発光グループ３ｂに対応する位置に波長変換部材５（Ｇ）を備え、発光グループ３ｃに対応する位置に波長変換部材５（Ｂ）を備える。発光装置１１は、枠部材９を備える点と、透明封止部材４の構造及び波長変換部材５の構造とが異なる点との２点以外は、図１に示される発光装置１と同一の構造を備える。
【００３９】
本実施形態の発光装置１１の作用を説明する。ＬＥＤ３から出射された光は、透明封止部材４を透過し、波長変換部材５に入射する。波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）において、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に変換された後、波長変換部材５から導出される。ここで、波長変換部材５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ）が互いに隣接して配置されているため、これら赤色光、緑色光、青色光は容易に互いに混ざり合い、色むらの少ない白色光となる。また、波長変換部材５に入射した光は、波長変換部材５に含まれる蛍光体分子に衝突して種々の方向に散乱される。これにより、波長変換部材５の輝度むらが低減され、波長変換部材５を全面に亘って均等な光を発する面状光源とすることができる。
【００４０】
波長変換部材５が単純な構造の平板状とされることにより、発光装置１で用いられる樋状の波長変換部材５に比べて、波長変換部材５を簡便に作製することができる。これにより、発光装置１１の作製にかかる手間を減らすことができる。
【００４１】
枠部材９が高い光反射率を有する材料から構成され、その仕切られた領域が逆四角錐台形状とされることにより、図１０の破線矢印で示されるように、ＬＥＤ３からＬＥＤ３の側方に出射された光を反射して、波長変換部材５に入射させることができる。これにより、発光装置１１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
上述したような発光装置１１を複数個用いて照明器具を構成した例を図１１に示す。照明器具１１ａは、縦列して配置された４つの発光装置１１と、発光装置１１を保持する筐体７と、発光装置１１から出射された光を反射する反射板７ａと、を備える。筐体７及び反射板７ａは、照明器具１０で用いられたものと同一のものとされる。照明器具１１ａは、上述のように発光装置１１の作製にかかる手間が少ない分、照明器具１０よりも容易に作製することができる。
【００４３】
本実施形態の発光装置や照明器具によれば、色むら及び輝度むらが低減され、しかも調光制御可能な白色光を発することができる発光装置１１及び照明器具１１ａを、発光装置１や照明器具１０と比較して、簡便に作製することができる。
【００４４】
なお、本発明に係る発光装置は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、固体発光素子は、本実施形態においては近紫外ＬＥＤとされるが、近紫外ＬＥＤに限定されず、例えば、青色ＬＥＤ等の他色の光を発するＬＥＤであってもよいし、有機ＥＬ素子であってもよい。また、固体発光素子は、必ずしも１種類の固体発光素子から構成される必要はなく、発光グループ毎に異なる種類の固体発光素子が用いられてもよいし、同一発光グループ内において複数種類の固体発光素子が用いられてもよい。また、本実施形態では、発光装置は白色光を照射するように構成されているが、他色の光を照射する構成とされてもよい。また、波長変換部材に含まれる蛍光体は、本実施形態のものに限定されず、他の蛍光体であってもよいし、波長変換を担う物質は、蛍光体に限定されず、例えば、燐光体であってもよい。また、波長変換部材は、固体発光素子から出射された光のうち、特定波長の光だけを透過させる光学フィルタ等を備えていてもよい。更に、波長変換部材の配置は、本実施形態のものに限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１、１１ 発光装置
２ 配線基板
３ 固体発光素子（ＬＥＤ）
３ａ、３ｂ、３ｃ 発光グループ
４ 透明封止部材
５、５（Ｒ）、５（Ｇ）、５（Ｂ） 波長変換部材
６ａ 透明部材
６ｂ 空気層
８ 光拡散パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に実装された複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子の互いに隣接した素子同士がグループを成した複数の発光グループと、
前記発光グループ毎に当該発光グループに含まれる固体発光素子の光導出面を被覆する複数の透明封止部材と、
前記透明封止部材毎に当該透明封止部材の光導出面を被覆して、前記固体発光素子から出射された光を前記発光グループ毎に異なる色の光に波長変換する複数の波長変換部材と、を備え、
前記複数の波長変換部材の各々は、光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の波長変換部材の各々は、それぞれ直接、又は前記透明封止部材から導出された光を透過する透明部材を介して、又は空気層を介して、又は当該透明部材と空気層とを介して前記透明封止部材の光導出面を被覆す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】
前記複数の固体発光素子は、前記配線基板上にアレイ状又はマトリクス状に実装され、
前記透明封止部材及び波長変換部材は、それぞれ長尺状又は面状とされ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】
前記複数の波長変換部材の少なくとも一部の光導出面に、光を拡散する光拡散パネルが設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の波長変換部材から導出される光の色は、光の三原色であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の透明封止部材の各々は、それぞれ光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１】
配線基板上に実装された複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子の互いに隣接した素子同士がグループを成した複数の発光グループと、
前記発光グループ毎に当該発光グループに含まれる固体発光素子の光導出面を被覆する複数の透明封止部材と、
前記透明封止部材毎に当該透明封止部材の光導出面を被覆して、前記固体発光素子から出射された光を前記発光グループ毎に異なる色の光に波長変換する複数の波長変換部材と、を備え、
前記複数の波長変換部材の各々は、光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の波長変換部材の各々は、それぞれ直接、又は前記透明封止部材から導出された光を透過する透明部材を介して、又は空気層を介して、又は当該透明部材と空気層とを介して前記透明封止部材の光導出面を被覆す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】
前記複数の固体発光素子は、前記配線基板上にアレイ状又はマトリクス状に実装され、
前記透明封止部材及び波長変換部材は、それぞれ長尺状又は面状とされ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】
前記複数の波長変換部材の少なくとも一部の光導出面に、光を拡散する光拡散パネルが設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の波長変換部材から導出される光の色は、光の三原色であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の透明封止部材の各々は、それぞれ光導出面側に凸の樋状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９９４９７（Ｐ２０１２−１９９４９７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４２１８（Ｐ２０１１−６４２１８）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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