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、複数のＬＥＤ３と、複数のＬＥＤ３を共通して被覆する第１の透光性部材４と、第１の透光性部材４の光導出面を直接被覆する光変換部材５と、を備える。光変換部材５は、各々のＬＥＤ３に対応して、ＬＥＤ３から出射された光の波長を変換する蛍光体６を有する領域と、蛍光体６を有していない領域と、を含む。蛍光体６を有する領域に入射したＬＥＤ３からの光は、蛍光体６により波長変換されて光照射される。蛍光体６を有していない領域に入射したＬＥＤ３からの光は、波長変換されることなくそのまま光照射される。そのため、光変換部材５の配置を適宜に設定しておくことで、照射光の色むらを低減することができる。
【解決手段】発光装置１は、複数のＬＥＤ３と、複数のＬＥＤ３を共通して被覆する第１の透光性部材４と、第１の透光性部材４の光導出面を直接被覆する光変換部材５と、を備える。光変換部材５は、各々のＬＥＤ３に対応して、ＬＥＤ３から出射された光の波長を変換する蛍光体６を有する領域と、蛍光体６を有していない領域と、を含む。蛍光体６を有する領域に入射したＬＥＤ３からの光は、蛍光体６により波長変換されて光照射される。蛍光体６を有していない領域に入射したＬＥＤ３からの光は、波長変換されることなくそのまま光照射される。そのため、光変換部材５の配置を適宜に設定しておくことで、照射光の色むらを低減することができる。
【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と蛍光体を用いて、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（例えば、特許文献１参照）。このような発光装置は、例えば、図８に示されるように、青色光を発する複数のＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０からの青色光が入射する面に設けられた蛍光体層２０と、を備える。蛍光体層２０は、ＬＥＤ１０からの青色光により励起されて緑色光を発する緑色蛍光体２１を含む領域と、ＬＥＤ１０からの青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体２２を含む領域と、から構成される。これら領域から発せられた緑色光及び赤色光は、緑色蛍光体２１及び赤色蛍光体２２により吸収されなかったＬＥＤ２０からの青色光と互いに混ざり合って白色光となり、蛍光体層２０から導出される（光路を破線矢印で示す）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、上記特許文献１のような装置では、ＬＥＤ１０の位置に対して緑色蛍光体２１の位置と赤色蛍光体２２の位置とが対応していないため、各々のＬＥＤ１０が励起する蛍光体にばらつきがある。そのため、各々のＬＥＤ１０に対応する位置から導出される白色光は、ＬＥＤ１０毎に緑色光又は赤色光が強い白色光となる可能性があり、色むらを生じやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、複数の固体発光素子を用いた場合における光照射の色むらを低減することができる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、複数の固体発光素子と、前記複数の固体発光素子を共通して被覆する第１の透光性部材と、前記第１の透光性部材の光導出面を、直接又は第１の透光性部材とは異なる第２の透光性部材若しくは空気層を介して被覆する光変換部材と、を備え、前記光変換部材は、前記複数の固体発光素子の一部又は全部に対応して、該固体発光素子から出射された光の波長を変換する蛍光体を有する領域を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面又は内部に配されることが好ましい。
【０００８】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面に貼着された蛍光体シートから成ることが好ましい。
【０００９】
本発光装置は、前記複数の固体発光素子間に形成され、該固体発光素子から出射された光を拡散する第１の光拡散部を備えることが好ましい。
【００１０】
本発光装置は、前記光変換部材の光導出面を被覆し、前記複数の固体発光素子から出射された光を拡散する第２の光拡散部を備えることが好ましい。
【００１１】
前記複数の固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置されることが好ましい。
【００１２】
前記光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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光装置によれば、複数の固体発光素子の各々から出射された光は、それら固体発光素子に対応して設けられた光変換部材により波長変換されて光照射されるので、光変換部材の配置を適宜に設定しておくことで、照射光の色むらを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線における断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）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縦断面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれ上記実施形態の第２の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ上記実施形態の第３の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図５】上記実施形態の第４の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図６】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７】上記発光装置の断面図。
【図８】従来の発光装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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５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。
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、発光装置１は、長尺状の配線基板２と、配線基板２上にアレイ状（線状）に配置された複数のＬＥＤ３と、を備えた線状発光装置である。これらＬＥＤ３は、等間隔に配置されており、すべて青色光を発する青色ＬＥＤとされる。ＬＥＤ３は、第１の透光性部材４により共通して被覆されており、第１の透光性部材４の光導出面は、光変換部材５により被覆されている。光変換部材５は、各々のＬＥＤ３に一対一で対応して、ＬＥＤ３から出射された青色光の波長を変換する蛍光体６を有する領域と、蛍光体６を有していない領域と、を含む。蛍光体６は、ＬＥＤ３からの青色光を赤色光に波長変換する赤色蛍光体６（Ｒ：赤）と、ＬＥＤ３からの青色光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体６（Ｇ：緑）と、から構成される。光変換部材５の赤色蛍光体６（Ｒ）を有する領域は、波長変換部７（Ｒ）となり、光変換部材５の緑色蛍光体６（Ｇ）を有する領域は、波長変換部７（Ｇ）となる。光変換部材５の蛍光体６を有していない領域は、青色光透過部７（Ｂ：青）となる。波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）は、波長変換部７（Ｒ）−波長変換部７（Ｇ）−青色光透過部７（Ｂ）の並びが繰り返すパターンで、光変換部材５中において互いに隣接して連続的に配置されている。
【００１７】
配線基板２は、２７０ｍｍ×３０ｍｍの大きさとされ、その厚みは、配線基板２の取り扱い時に撓み等の変形が起こらない程度の厚みとされる。配線基板２は、高い熱伝導率を有する材料を母材として構成され、例えば、アルミニウム等の金属、ガラスエポキシ等の樹脂、又はセラミック等の無機材料を母材として構成される。配線基板２は、そのＬＥＤ実装面に高い光反射率を有する銀やアルミニウム等から構成された平坦な光反射部材（図示なし）を備える。ここでいう平坦とは、高低差が略７５μｍ以下の凹凸を有した形状を指す。また、配線基板２は、ＬＥＤ３への給電を担う銅箔等から構成された配線パターン（図示なし）を備える。なお、配線基板２の大きさ、形状、及び構成材料は、上記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。
【００１８】
ＬＥＤ３は、略０．３ｍｍ四方の大きさとされ、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）等の窒化物から構成されている。ＬＥＤ３は、略４６０ｎｍにピーク波長を有する青色光を発する。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、フリップチップ実装されてもよい。ＬＥＤ３をフェイスアップ実装する場合には、ＬＥＤ３は、配線パターン上にダイボンド接合され、金ワイヤ等により配線パターンとワイヤボンディングされる。ＬＥＤ３をフリップチップ実装する場合には、ＬＥＤ３は、金バンプや半田等を介して配線パターン上に接合される。なお、ＬＥＤ３の大きさ及び構成材料は、上記のものに限定されない。
【００１９】
第１の透光性部材４は、透明シリコーン樹脂、透明エポキシ樹脂、透明ガラス等の透光性材料から構成される。第１の透光性部材４は、両端部が閉口して蓋部を形成した細長の樋状とされ、その凹部に複数のＬＥＤ３をまとめて内含した状態で配線基板２上に固定されている。第１の透光性部材４の横断面を形成する半円の直径は、ＬＥＤ３の外接円直径の「第１の透光性部材４の屈折率」倍以上とされる。なお、第１の透光性部材４の形状は、樋状に限定されず、例えば、半楕円体面状とされてもよい。
【００２０】
光変換部材５は、１．２〜１．７の屈折率を有する透光性材料から構成され、例えば、透明シリコーン樹脂から構成される。光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率は、第１の透光性部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きくされる。光変換部材５は、第１の透光性部材４の光導出面に密着する樋状とされ、０．５〜１ｍｍの厚みを有するシートから構成される。光変換部材５の端部の厚みは、光変換部材５の他の部分の厚みよりも薄くされる。
【００２１】
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、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の各々に対応しているＬＥＤ３をそれぞれ一括して制御する３種類から構成される。
【００２２】
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。各々のＬＥＤ３から出射された青色光は、それぞれのＬＥＤ３に対応して設けられた波長変換部７（Ｒ）又は波長変換部７（Ｇ）又は青色光透過部７（Ｂ）のいずれか１つに入射する。波長変換部７（Ｒ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、赤色蛍光体６（Ｒ）により赤色光に波長変換された後、光変換部材５から導出される。波長変換部７（Ｇ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、緑色蛍光体６（Ｇ）により緑色光に波長変換された後、光変換部材５から導出される。青色光透過部７（Ｂ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、そこを波長変換されることなく透過し、青色光のまま光変換部材５から導出される。これにより、光変換部材５から導出される光の色は、赤色、緑色、青色から成る光の三原色となる。これら赤色光、緑色光、青色光は、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）が互いに隣接して連続的に配置されているため、容易に混合し合って色むらの少ない白色光を生み出す。
【００２３】
光変換部材５から導出される白色光の色度は、駆動ドライバを用いて特定のＬＥＤ３をオン／オフ制御及び調光制御することにより自在に調整可能である。例えば、波長変換部７（Ｒ）に対応しているＬＥＤ３の出力を上げて、波長変換部７（Ｒ）から導出される赤色光を増やすことにより、光変換部材５から導出される白色光を赤みがかった暖かみのある白色光とすることができる。また、光変換部材５から導出される白色光の色度や明るさは、蛍光体６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することができる。
【００２４】
また、光変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３から出射された光の多くは、光変換部材５に対して直角に入射する（図１（ｃ）において破線矢印で示された光路を参照）。そのため、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）を伝搬する光の光路長差が小さくなり、ＬＥＤ３からの青色光は、ＬＥＤ３からの照射角によらず同程度波長変換されることになる。これにより、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）から導出される光の色むらを低減することができる。
【００２５】
ところで、図８に示される上記特許文献１のような装置では、ＬＥＤの側方が枠体や光を反射するリフレクタ等により遮蔽されているため、装置の側方に光を照射することができない。これに対し、発光装置１では、光変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも光変換部材５が配置される。これにより、発光装置１は、その側方にも光を照射することができると共に、光変換部材５の樋状構造の曲率を調整することにより、この側方へ照射する光の配光を制御することができる。
【００２６】
波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、それぞれ赤色蛍光体６（Ｒ）及び緑色蛍光体６（Ｇ）により波長変換されると共に、これらの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７（Ｒ）、７（Ｇ）から導出される赤色光及び緑色光の輝度むらを低減することが可能となり、その結果、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）をそれぞれ面状光源化することができる。一方、青色光透過部７（Ｂ）には蛍光体が配されていないため、青色光透過部７（Ｂ）から導出される青色光の輝度むらを低減することができない。そこで、青色光透過部７（Ｂ）に光を散乱させる微粒子を分散させてもよい。これにより、青色光透過部７（Ｂ）から導出される青色光の輝度むらを低減することが可能となり、青色光透過部７（Ｂ）を面状光源化することができる。
【００２７】
青色光透過部７（Ｂ）は、ＬＥＤ３から出射された青色光により励起されてＬＥＤ３からの青色光とは色度が異なる青色光を発する青色蛍光体を備えていてもよい。これにより、所望の色度を有する青色光を得ることができると共に、ＬＥＤ３の光学特性ばらつきに起因する青色光ばらつきを補正することができる。
【００２８】
また、光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率を、第１の透光性部材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から出射された青色光が、これらの部材の界面において全反射されるのを防ぐことができる。また、光変換部材５で波長変換された光の一部や光変換部材５で散乱された光の一部、そして光変換部材５と外界（大気）との界面で全反射された光の一部を、上記界面において全反射させて、発光装置１の外部方向へ向かわせることができる。これらにより、発光装置１からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００２９】
上記界面において全反射されずに、発光装置１の内部方向へ戻ってきた光（戻り光）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、この光反射部材により反射されて、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。
【００３０】
また、配線基板２が熱伝導率の高い材料を母材として構成されていることにより、ＬＥＤ３の発光に伴って生じる熱や蛍光体６による波長変換に伴って生じる熱を、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６の熱劣化を抑制することができる。
【００３１】
ＬＥＤ３の側方には、光変換部材５の端部が位置する。光変換部材５の端部にはＬＥＤ３からの青色光が行き届きにくいため、光変換部材５の端部では、蛍光体６による波長変換頻度が低く、その結果、波長変換に伴って生じる熱による蛍光体６の熱劣化が起こりにくい。そのため、ＬＥＤ３からの青色光は、光変換部材５の他の部分と比較して、光変換部材５の端部においてより効率良く波長変換され、色むらを与える可能性がある。そこで、光変換部材５の端部の厚みを、光変換部材５の他の部分の厚みよりも薄くすることにより、光変換部材５の端部に含まれる蛍光体６の量を減らしてもよい。これにより、光変換部材５の端部における波長変換効率の向上効果が相殺され、色むらの発生を低減することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の第１の変形例に係る発光装置を図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）に示される発光装置１は、第１の透光性部材４と光変換部材５との間に、第１の透光性部材４とは異なる第２の透光性部材４１を備える。第２の透光性部材４１は、第１の透光性部材４や光変換部材５と同様の透光性材料から構成される。第２の透光性部材４１を構成する透光性材料の屈折率は、第１の透光性部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きく、かつ光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率よりも小さくされる。これにより、ＬＥＤ３から出射された青色光の第１の透光性部材４と第２の透光性部材４１との界面における全反射及び第２の透光性部材４１と光変換部材５との界面における全反射を防止することができる。
【００３３】
図１に示される発光装置１では、戻り光の一部を、第１の透光性部材４内部の空気層と第１の透光性部材４との界面及び第１の透光性部材４と光変換部材５との界面の２カ所において全反射することにより、発光装置１の外部方向へ向かわせることができる。これに対し、本変形例では、戻り光の一部を、第１の透光性部材４内部の空気層と第１の透光性部材４との界面、第１の透光性部材４と第２の透光性部材４１との界面、第２の透光性部材４１と光変換部材５との界面の３カ所において全反射することができる。そのため、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、より発光装置１からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００３４】
図２（ｂ）に示される発光装置１は、第１の透光性部材４と光変換部材５との間に、空気層８を備える。これにより、空気層８と光変換部材５との界面における光の全反射を防止することができると共に、戻り光の多くを、空気層８と光変換部材５との界面において全反射することができる。そのため、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、空気層８は、断熱作用を有するため、光変換部材５において蛍光体６による波長変換に伴って生じた熱が第１の透光性部材４に伝播されるのを防ぐことにより、第１の透光性部材４の熱劣化を抑制することができる。また、空気層８は、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱が光変換部材５に伝播されるのを防ぐことにより、光変換部材５の熱劣化及び蛍光体６の熱劣化を抑制することもできる。
【００３５】
次に、本実施形態の第２の変形例に係る発光装置を図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）に示される発光装置１は、光変換部材５の表面（光導出面側）に蛍光体層６１を備える。蛍光体層６１は、赤色蛍光体６（Ｒ）を含む領域と、緑色蛍光体６（Ｇ）を含む領域と、蛍光体６を含まない領域と、を備え、これら領域は、それぞれ各々のＬＥＤ３に対応する位置に互いに隣接して連続的に配置されている。図３（ｂ）に示される発光装置１は、上記と同様に構成された蛍光体層６１を、光変換部材５の裏面（光入射面側）に備える。このような光変換部材５の表面に配置された蛍光体層６１や光変換部材５の裏面に配置された蛍光体層６１は、スクリーン印刷等のパターニング塗設により簡便に設けることができる。従って、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、より簡便に発光装置１を製造することができる。
【００３６】
蛍光体層６１は、光変換部材５の表面に貼着された蛍光体シート、又は光変換部材５の裏面に貼着された蛍光体シートから構成されてもよい。これにより、図３に示される発光装置１より更に簡便に発光装置１を製造することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の第３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、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域の配線基板２上に、第１の光拡散部９ａを備える。図４（ｂ）に示される発光装置１は、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域に位置する第１の透光性部材４の光導出面に、第１の光拡散部９ａを備える。図４（ｃ）に示される発光装置１は、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域に位置する光変換部材５の光入射面に、第１の光拡散部９ａを備える。これら第１の光拡散部９ａは、凹凸形状から構成されており、ＬＥＤ３からＬＥＤ３の側方に出射された青色光や戻り光を拡散して発光装置１の外部方向へ向かわせる。これにより、光量が少なくなりがちなＬＥＤ３に挟まれた領域の光量を増加させることが可能となるため、発光装置１の輝度むら及び色むらを低減することができる。なお、第１の光拡散部９ａは、必ずしも凸凹形状から構成される必要はなく、例えば、光拡散粒子から構成されてもよい。
【００３８】
次に、本実施形態の第４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、光変換部材５の光導出面を被覆する第２の光拡散部９ｂを備える。第２の光拡散部９ｂは、例えば、粒子状物質が分散された透光性材料から構成される。この場合、粒子状物質としては、例えば、二酸化ケイ素やセラミックが用いられ、透光性材料としては、例えば、透明ガラス、透明アクリル樹脂が用いられる。または、第２の光拡散部９ｂは、その表面又はその裏面の少なくとも一方に、フロスト加工等によって凹凸が形成された上記透光性材料から構成される。第２の光拡散部９ｂは、５０％以下の直線透過率を有することが好ましい。第２の光拡散部９ｂは、光変換部材５から導出された白色光を種々の方向に拡散する。これにより、図１に示される発光装置１と比較して、発光装置１から導出される白色光の色むら及び輝度むらをより低減することができる。また、第２の光拡散部９ｂを比較的硬度が高い透明ガラスや透明アクリル樹脂等から構成した場合には、第２の光拡散部９ｂを発光装置１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、第２の光拡散部９ｂは、本変形例においては、光変換部材５の光導出面との間に隙間を設けて配置されているが、光変換部材５の光導出面に密着して配置されてもよい。
【００３９】
上述した本実施形態及びその変形例によれば、色むら及び輝度むらが低減された白色光を発することができ、しかもその白色光の色度を調節することができる線状発光装置１を得ることができる。また、発光装置１は、装置の側方にも配光制御可能な白色光を発することができる。
【００４０】
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６及び図７を参照して説明する。発光装置１１は、矩形状の配線基板２と、配線基板２上にマトリクス状（面状）に配置された複数のＬＥＤ３と、を備えた面状発光装置である。これらＬＥＤ３は、等間隔を置いて縦５個×横６個のマトリクス状に配置されており、すべて青色光を発する青色ＬＥＤとされる。ＬＥＤ３は、矩形状の第１の透光性部材４により共通して被覆されており、第１の透光性部材４の光導出面には、光変換部材５が固着される。光変換部材５は、第１の透光性部材４の光導出面とほぼ同じ大きさとされ、光入射面及び光導出面の両面が開口した矩形状の枠体と、この枠体の内部を縦５個×横６個の格子状に仕切る帯状の板と、から構成される。この帯状の板は、その表面に高い光反射率を有する銀やアルミニウム等から構成された平坦な光反射部材（図示なし）を備える。各々の格子は、それぞれ光導出面側が１００％開口した逆四角錐台形状となっており（図７参照）、各々のＬＥＤ３に対応する位置に配置されている。各々の格子には、赤色蛍光体６（Ｒ）が分散された透光性材料から構成される波長変換部７（Ｒ）、又は緑色蛍光体６（Ｇ）が分散された透光性材料から構成される波長変換部７（Ｇ）、又は透光性材料のみから構成される青色光透過部７（Ｂ）が充填される。透光性材料は、例えば、シリコーン樹脂から構成される。これら波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）は、それぞれ１０個ずつ配され、光変換部材５内において一様に分布されている。なお、ＬＥＤ３の数及び配置は、図例のものに限定されない。また、光変換部材５の構造は、本実施形態のものに限定されず、例えば、その格子の形状が光導出面側が１００％開口となった逆六角錐台形状とされてもよい。更に、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の配置は、本実施形態のものに限定されない。
【００４１】
発光装置１１は、配線基板２上におけるＬＥＤ３の配置、光変換部材５の構造、及び波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の形態が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構成を備える。
【００４２】
上記のように構成された本実施形態の発光装置１１の作用を説明する。各々のＬＥＤ３から出射された青色光は、それぞれのＬＥＤ３に対応して配置された波長変換部７（Ｒ）又は波長変換部７（Ｇ）又は青色光透過部７（Ｂ）のいずれか１つに入射し、赤色光又は緑色光又は青色光となって発光装置１１から導出される。ここで、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）が、光変換部材５内において互いに隣接して一様に分布されているため、これら赤色光、緑色光、青色光は、容易に混ざり合って色むらの少ない白色光となる。
【００４３】
光変換部材５の各々の格子が逆四角錐台形状とされ、その斜面に光反射部材が設けられているため、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）で生じた戻り光の一部を、発光装置１１の外部方向へ向かわせることができる（図７の破線矢印参照）。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。
【００４４】
上述した本実施形態によれば、色むら及び輝度むらが低減された白色光を発することができ、しかもその白色光の色度を調節することができる面状発光装置１１を得ることができる。
【００４５】
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、光変換部材は、本実施形態においては、複数の固体発光素子の一部に対応して蛍光体を備えた構成とされているが、すべての固体発光素子に対応して蛍光体を備えた構成とされてもよい。また、固体発光素子は、本実施形態においては青色光を発するＬＥＤとされるが、これに限定されず、緑色光、青緑色光、青紫色光、紫色光、又は紫外光を発するＬＥＤとされてもよいし、有機ＥＬ素子のようなＬＥＤ以外の固体発光素子とされてもよい。固体発光素子を青紫色光、紫色光、又は紫外光を発するＬＥＤから構成した場合には、これらの視感度の低い光を直接白色光生成に利用することは困難なため、すべての固体発光素子に対応して蛍光体を設け、蛍光体により波長変換された光を白色光生成に利用する。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、複数種類の固体発光素子から構成されてもよい。また、本実施形態においては、１つの固体発光素子に対して１種の蛍光体が配置されているが、１つの固体発光素子に対して複数種の蛍光体が配置されてもよいし、複数の固体発光素子に対して１つの蛍光体が配置されてもよい。また、発光装置は白色光以外の光を照射する構成とされてもよい。更に、第１の透光性部材は、本実施形態においては、すべての固体発光素子を共通して被覆しているが、各々の固体発光素子を個別に被覆してもよいし、特定の固体発光素子を複数個ずつ被覆してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１１ 発光装置
３ 固体発光素子（ＬＥＤ）
４ 第１の透光性部材
４１ 第２の透光性部材
５ 光変換部材
６ 蛍光体
６（Ｒ） 赤色蛍光体
６（Ｇ） 緑色蛍光体
８ 空気層
９ａ 第１の光拡散部
９ｂ 第２の光拡散部
【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と蛍光体を用いて、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（例えば、特許文献１参照）。このような発光装置は、例えば、図８に示されるように、青色光を発する複数のＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０からの青色光が入射する面に設けられた蛍光体層２０と、を備える。蛍光体層２０は、ＬＥＤ１０からの青色光により励起されて緑色光を発する緑色蛍光体２１を含む領域と、ＬＥＤ１０からの青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体２２を含む領域と、から構成される。これら領域から発せられた緑色光及び赤色光は、緑色蛍光体２１及び赤色蛍光体２２により吸収されなかったＬＥＤ２０からの青色光と互いに混ざり合って白色光となり、蛍光体層２０から導出される（光路を破線矢印で示す）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、上記特許文献１のような装置では、ＬＥＤ１０の位置に対して緑色蛍光体２１の位置と赤色蛍光体２２の位置とが対応していないため、各々のＬＥＤ１０が励起する蛍光体にばらつきがある。そのため、各々のＬＥＤ１０に対応する位置から導出される白色光は、ＬＥＤ１０毎に緑色光又は赤色光が強い白色光となる可能性があり、色むらを生じやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、複数の固体発光素子を用いた場合における光照射の色むらを低減することができる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、複数の固体発光素子と、前記複数の固体発光素子を共通して被覆する第１の透光性部材と、前記第１の透光性部材の光導出面を、直接又は第１の透光性部材とは異なる第２の透光性部材若しくは空気層を介して被覆する光変換部材と、を備え、前記光変換部材は、前記複数の固体発光素子の一部又は全部に対応して、該固体発光素子から出射された光の波長を変換する蛍光体を有する領域を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面又は内部に配されることが好ましい。
【０００８】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面に貼着された蛍光体シートから成ることが好ましい。
【０００９】
本発光装置は、前記複数の固体発光素子間に形成され、該固体発光素子から出射された光を拡散する第１の光拡散部を備えることが好ましい。
【００１０】
本発光装置は、前記光変換部材の光導出面を被覆し、前記複数の固体発光素子から出射された光を拡散する第２の光拡散部を備えることが好ましい。
【００１１】
前記複数の固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置されることが好ましい。
【００１２】
前記光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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光装置によれば、複数の固体発光素子の各々から出射された光は、それら固体発光素子に対応して設けられた光変換部材により波長変換されて光照射されるので、光変換部材の配置を適宜に設定しておくことで、照射光の色むらを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線における断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）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縦断面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれ上記実施形態の第２の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ上記実施形態の第３の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図５】上記実施形態の第４の変形例に係る発光装置の縦断面図。
【図６】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７】上記発光装置の断面図。
【図８】従来の発光装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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５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。
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、発光装置１は、長尺状の配線基板２と、配線基板２上にアレイ状（線状）に配置された複数のＬＥＤ３と、を備えた線状発光装置である。これらＬＥＤ３は、等間隔に配置されており、すべて青色光を発する青色ＬＥＤとされる。ＬＥＤ３は、第１の透光性部材４により共通して被覆されており、第１の透光性部材４の光導出面は、光変換部材５により被覆されている。光変換部材５は、各々のＬＥＤ３に一対一で対応して、ＬＥＤ３から出射された青色光の波長を変換する蛍光体６を有する領域と、蛍光体６を有していない領域と、を含む。蛍光体６は、ＬＥＤ３からの青色光を赤色光に波長変換する赤色蛍光体６（Ｒ：赤）と、ＬＥＤ３からの青色光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体６（Ｇ：緑）と、から構成される。光変換部材５の赤色蛍光体６（Ｒ）を有する領域は、波長変換部７（Ｒ）となり、光変換部材５の緑色蛍光体６（Ｇ）を有する領域は、波長変換部７（Ｇ）となる。光変換部材５の蛍光体６を有していない領域は、青色光透過部７（Ｂ：青）となる。波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）は、波長変換部７（Ｒ）−波長変換部７（Ｇ）−青色光透過部７（Ｂ）の並びが繰り返すパターンで、光変換部材５中において互いに隣接して連続的に配置されている。
【００１７】
配線基板２は、２７０ｍｍ×３０ｍｍの大きさとされ、その厚みは、配線基板２の取り扱い時に撓み等の変形が起こらない程度の厚みとされる。配線基板２は、高い熱伝導率を有する材料を母材として構成され、例えば、アルミニウム等の金属、ガラスエポキシ等の樹脂、又はセラミック等の無機材料を母材として構成される。配線基板２は、そのＬＥＤ実装面に高い光反射率を有する銀やアルミニウム等から構成された平坦な光反射部材（図示なし）を備える。ここでいう平坦とは、高低差が略７５μｍ以下の凹凸を有した形状を指す。また、配線基板２は、ＬＥＤ３への給電を担う銅箔等から構成された配線パターン（図示なし）を備える。なお、配線基板２の大きさ、形状、及び構成材料は、上記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。
【００１８】
ＬＥＤ３は、略０．３ｍｍ四方の大きさとされ、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）等の窒化物から構成されている。ＬＥＤ３は、略４６０ｎｍにピーク波長を有する青色光を発する。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、フリップチップ実装されてもよい。ＬＥＤ３をフェイスアップ実装する場合には、ＬＥＤ３は、配線パターン上にダイボンド接合され、金ワイヤ等により配線パターンとワイヤボンディングされる。ＬＥＤ３をフリップチップ実装する場合には、ＬＥＤ３は、金バンプや半田等を介して配線パターン上に接合される。なお、ＬＥＤ３の大きさ及び構成材料は、上記のものに限定されない。
【００１９】
第１の透光性部材４は、透明シリコーン樹脂、透明エポキシ樹脂、透明ガラス等の透光性材料から構成される。第１の透光性部材４は、両端部が閉口して蓋部を形成した細長の樋状とされ、その凹部に複数のＬＥＤ３をまとめて内含した状態で配線基板２上に固定されている。第１の透光性部材４の横断面を形成する半円の直径は、ＬＥＤ３の外接円直径の「第１の透光性部材４の屈折率」倍以上とされる。なお、第１の透光性部材４の形状は、樋状に限定されず、例えば、半楕円体面状とされてもよい。
【００２０】
光変換部材５は、１．２〜１．７の屈折率を有する透光性材料から構成され、例えば、透明シリコーン樹脂から構成される。光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率は、第１の透光性部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きくされる。光変換部材５は、第１の透光性部材４の光導出面に密着する樋状とされ、０．５〜１ｍｍの厚みを有するシートから構成される。光変換部材５の端部の厚みは、光変換部材５の他の部分の厚みよりも薄くされる。
【００２１】
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、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の各々に対応しているＬＥＤ３をそれぞれ一括して制御する３種類から構成される。
【００２２】
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。各々のＬＥＤ３から出射された青色光は、それぞれのＬＥＤ３に対応して設けられた波長変換部７（Ｒ）又は波長変換部７（Ｇ）又は青色光透過部７（Ｂ）のいずれか１つに入射する。波長変換部７（Ｒ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、赤色蛍光体６（Ｒ）により赤色光に波長変換された後、光変換部材５から導出される。波長変換部７（Ｇ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、緑色蛍光体６（Ｇ）により緑色光に波長変換された後、光変換部材５から導出される。青色光透過部７（Ｂ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、そこを波長変換されることなく透過し、青色光のまま光変換部材５から導出される。これにより、光変換部材５から導出される光の色は、赤色、緑色、青色から成る光の三原色となる。これら赤色光、緑色光、青色光は、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）が互いに隣接して連続的に配置されているため、容易に混合し合って色むらの少ない白色光を生み出す。
【００２３】
光変換部材５から導出される白色光の色度は、駆動ドライバを用いて特定のＬＥＤ３をオン／オフ制御及び調光制御することにより自在に調整可能である。例えば、波長変換部７（Ｒ）に対応しているＬＥＤ３の出力を上げて、波長変換部７（Ｒ）から導出される赤色光を増やすことにより、光変換部材５から導出される白色光を赤みがかった暖かみのある白色光とすることができる。また、光変換部材５から導出される白色光の色度や明るさは、蛍光体６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することができる。
【００２４】
また、光変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３から出射された光の多くは、光変換部材５に対して直角に入射する（図１（ｃ）において破線矢印で示された光路を参照）。そのため、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）を伝搬する光の光路長差が小さくなり、ＬＥＤ３からの青色光は、ＬＥＤ３からの照射角によらず同程度波長変換されることになる。これにより、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）から導出される光の色むらを低減することができる。
【００２５】
ところで、図８に示される上記特許文献１のような装置では、ＬＥＤの側方が枠体や光を反射するリフレクタ等により遮蔽されているため、装置の側方に光を照射することができない。これに対し、発光装置１では、光変換部材５が樋状とされていることにより、ＬＥＤ３の側方にも光変換部材５が配置される。これにより、発光装置１は、その側方にも光を照射することができると共に、光変換部材５の樋状構造の曲率を調整することにより、この側方へ照射する光の配光を制御することができる。
【００２６】
波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）に入射したＬＥＤ３からの青色光は、それぞれ赤色蛍光体６（Ｒ）及び緑色蛍光体６（Ｇ）により波長変換されると共に、これらの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７（Ｒ）、７（Ｇ）から導出される赤色光及び緑色光の輝度むらを低減することが可能となり、その結果、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）をそれぞれ面状光源化することができる。一方、青色光透過部７（Ｂ）には蛍光体が配されていないため、青色光透過部７（Ｂ）から導出される青色光の輝度むらを低減することができない。そこで、青色光透過部７（Ｂ）に光を散乱させる微粒子を分散させてもよい。これにより、青色光透過部７（Ｂ）から導出される青色光の輝度むらを低減することが可能となり、青色光透過部７（Ｂ）を面状光源化することができる。
【００２７】
青色光透過部７（Ｂ）は、ＬＥＤ３から出射された青色光により励起されてＬＥＤ３からの青色光とは色度が異なる青色光を発する青色蛍光体を備えていてもよい。これにより、所望の色度を有する青色光を得ることができると共に、ＬＥＤ３の光学特性ばらつきに起因する青色光ばらつきを補正することができる。
【００２８】
また、光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率を、第１の透光性部材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から出射された青色光が、これらの部材の界面において全反射されるのを防ぐことができる。また、光変換部材５で波長変換された光の一部や光変換部材５で散乱された光の一部、そして光変換部材５と外界（大気）との界面で全反射された光の一部を、上記界面において全反射させて、発光装置１の外部方向へ向かわせることができる。これらにより、発光装置１からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００２９】
上記界面において全反射されずに、発光装置１の内部方向へ戻ってきた光（戻り光）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、この光反射部材により反射されて、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。
【００３０】
また、配線基板２が熱伝導率の高い材料を母材として構成されていることにより、ＬＥＤ３の発光に伴って生じる熱や蛍光体６による波長変換に伴って生じる熱を、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６の熱劣化を抑制することができる。
【００３１】
ＬＥＤ３の側方には、光変換部材５の端部が位置する。光変換部材５の端部にはＬＥＤ３からの青色光が行き届きにくいため、光変換部材５の端部では、蛍光体６による波長変換頻度が低く、その結果、波長変換に伴って生じる熱による蛍光体６の熱劣化が起こりにくい。そのため、ＬＥＤ３からの青色光は、光変換部材５の他の部分と比較して、光変換部材５の端部においてより効率良く波長変換され、色むらを与える可能性がある。そこで、光変換部材５の端部の厚みを、光変換部材５の他の部分の厚みよりも薄くすることにより、光変換部材５の端部に含まれる蛍光体６の量を減らしてもよい。これにより、光変換部材５の端部における波長変換効率の向上効果が相殺され、色むらの発生を低減することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の第１の変形例に係る発光装置を図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）に示される発光装置１は、第１の透光性部材４と光変換部材５との間に、第１の透光性部材４とは異なる第２の透光性部材４１を備える。第２の透光性部材４１は、第１の透光性部材４や光変換部材５と同様の透光性材料から構成される。第２の透光性部材４１を構成する透光性材料の屈折率は、第１の透光性部材４を構成する透光性材料の屈折率よりも大きく、かつ光変換部材５を構成する透光性材料の屈折率よりも小さくされる。これにより、ＬＥＤ３から出射された青色光の第１の透光性部材４と第２の透光性部材４１との界面における全反射及び第２の透光性部材４１と光変換部材５との界面における全反射を防止することができる。
【００３３】
図１に示される発光装置１では、戻り光の一部を、第１の透光性部材４内部の空気層と第１の透光性部材４との界面及び第１の透光性部材４と光変換部材５との界面の２カ所において全反射することにより、発光装置１の外部方向へ向かわせることができる。これに対し、本変形例では、戻り光の一部を、第１の透光性部材４内部の空気層と第１の透光性部材４との界面、第１の透光性部材４と第２の透光性部材４１との界面、第２の透光性部材４１と光変換部材５との界面の３カ所において全反射することができる。そのため、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、より発光装置１からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００３４】
図２（ｂ）に示される発光装置１は、第１の透光性部材４と光変換部材５との間に、空気層８を備える。これにより、空気層８と光変換部材５との界面における光の全反射を防止することができると共に、戻り光の多くを、空気層８と光変換部材５との界面において全反射することができる。そのため、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、空気層８は、断熱作用を有するため、光変換部材５において蛍光体６による波長変換に伴って生じた熱が第１の透光性部材４に伝播されるのを防ぐことにより、第１の透光性部材４の熱劣化を抑制することができる。また、空気層８は、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱が光変換部材５に伝播されるのを防ぐことにより、光変換部材５の熱劣化及び蛍光体６の熱劣化を抑制することもできる。
【００３５】
次に、本実施形態の第２の変形例に係る発光装置を図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）に示される発光装置１は、光変換部材５の表面（光導出面側）に蛍光体層６１を備える。蛍光体層６１は、赤色蛍光体６（Ｒ）を含む領域と、緑色蛍光体６（Ｇ）を含む領域と、蛍光体６を含まない領域と、を備え、これら領域は、それぞれ各々のＬＥＤ３に対応する位置に互いに隣接して連続的に配置されている。図３（ｂ）に示される発光装置１は、上記と同様に構成された蛍光体層６１を、光変換部材５の裏面（光入射面側）に備える。このような光変換部材５の表面に配置された蛍光体層６１や光変換部材５の裏面に配置された蛍光体層６１は、スクリーン印刷等のパターニング塗設により簡便に設けることができる。従って、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、より簡便に発光装置１を製造することができる。
【００３６】
蛍光体層６１は、光変換部材５の表面に貼着された蛍光体シート、又は光変換部材５の裏面に貼着された蛍光体シートから構成されてもよい。これにより、図３に示される発光装置１より更に簡便に発光装置１を製造することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の第３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、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域の配線基板２上に、第１の光拡散部９ａを備える。図４（ｂ）に示される発光装置１は、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域に位置する第１の透光性部材４の光導出面に、第１の光拡散部９ａを備える。図４（ｃ）に示される発光装置１は、互いに隣接するＬＥＤ３に挟まれた領域に位置する光変換部材５の光入射面に、第１の光拡散部９ａを備える。これら第１の光拡散部９ａは、凹凸形状から構成されており、ＬＥＤ３からＬＥＤ３の側方に出射された青色光や戻り光を拡散して発光装置１の外部方向へ向かわせる。これにより、光量が少なくなりがちなＬＥＤ３に挟まれた領域の光量を増加させることが可能となるため、発光装置１の輝度むら及び色むらを低減することができる。なお、第１の光拡散部９ａは、必ずしも凸凹形状から構成される必要はなく、例えば、光拡散粒子から構成されてもよい。
【００３８】
次に、本実施形態の第４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、光変換部材５の光導出面を被覆する第２の光拡散部９ｂを備える。第２の光拡散部９ｂは、例えば、粒子状物質が分散された透光性材料から構成される。この場合、粒子状物質としては、例えば、二酸化ケイ素やセラミックが用いられ、透光性材料としては、例えば、透明ガラス、透明アクリル樹脂が用いられる。または、第２の光拡散部９ｂは、その表面又はその裏面の少なくとも一方に、フロスト加工等によって凹凸が形成された上記透光性材料から構成される。第２の光拡散部９ｂは、５０％以下の直線透過率を有することが好ましい。第２の光拡散部９ｂは、光変換部材５から導出された白色光を種々の方向に拡散する。これにより、図１に示される発光装置１と比較して、発光装置１から導出される白色光の色むら及び輝度むらをより低減することができる。また、第２の光拡散部９ｂを比較的硬度が高い透明ガラスや透明アクリル樹脂等から構成した場合には、第２の光拡散部９ｂを発光装置１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、第２の光拡散部９ｂは、本変形例においては、光変換部材５の光導出面との間に隙間を設けて配置されているが、光変換部材５の光導出面に密着して配置されてもよい。
【００３９】
上述した本実施形態及びその変形例によれば、色むら及び輝度むらが低減された白色光を発することができ、しかもその白色光の色度を調節することができる線状発光装置１を得ることができる。また、発光装置１は、装置の側方にも配光制御可能な白色光を発することができる。
【００４０】
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６及び図７を参照して説明する。発光装置１１は、矩形状の配線基板２と、配線基板２上にマトリクス状（面状）に配置された複数のＬＥＤ３と、を備えた面状発光装置である。これらＬＥＤ３は、等間隔を置いて縦５個×横６個のマトリクス状に配置されており、すべて青色光を発する青色ＬＥＤとされる。ＬＥＤ３は、矩形状の第１の透光性部材４により共通して被覆されており、第１の透光性部材４の光導出面には、光変換部材５が固着される。光変換部材５は、第１の透光性部材４の光導出面とほぼ同じ大きさとされ、光入射面及び光導出面の両面が開口した矩形状の枠体と、この枠体の内部を縦５個×横６個の格子状に仕切る帯状の板と、から構成される。この帯状の板は、その表面に高い光反射率を有する銀やアルミニウム等から構成された平坦な光反射部材（図示なし）を備える。各々の格子は、それぞれ光導出面側が１００％開口した逆四角錐台形状となっており（図７参照）、各々のＬＥＤ３に対応する位置に配置されている。各々の格子には、赤色蛍光体６（Ｒ）が分散された透光性材料から構成される波長変換部７（Ｒ）、又は緑色蛍光体６（Ｇ）が分散された透光性材料から構成される波長変換部７（Ｇ）、又は透光性材料のみから構成される青色光透過部７（Ｂ）が充填される。透光性材料は、例えば、シリコーン樹脂から構成される。これら波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）は、それぞれ１０個ずつ配され、光変換部材５内において一様に分布されている。なお、ＬＥＤ３の数及び配置は、図例のものに限定されない。また、光変換部材５の構造は、本実施形態のものに限定されず、例えば、その格子の形状が光導出面側が１００％開口となった逆六角錐台形状とされてもよい。更に、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の配置は、本実施形態のものに限定されない。
【００４１】
発光装置１１は、配線基板２上におけるＬＥＤ３の配置、光変換部材５の構造、及び波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）の形態が異なる以外は、図１に示される発光装置１と同一の構成を備える。
【００４２】
上記のように構成された本実施形態の発光装置１１の作用を説明する。各々のＬＥＤ３から出射された青色光は、それぞれのＬＥＤ３に対応して配置された波長変換部７（Ｒ）又は波長変換部７（Ｇ）又は青色光透過部７（Ｂ）のいずれか１つに入射し、赤色光又は緑色光又は青色光となって発光装置１１から導出される。ここで、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）が、光変換部材５内において互いに隣接して一様に分布されているため、これら赤色光、緑色光、青色光は、容易に混ざり合って色むらの少ない白色光となる。
【００４３】
光変換部材５の各々の格子が逆四角錐台形状とされ、その斜面に光反射部材が設けられているため、波長変換部７（Ｒ）、７（Ｇ）及び青色光透過部７（Ｂ）で生じた戻り光の一部を、発光装置１１の外部方向へ向かわせることができる（図７の破線矢印参照）。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。
【００４４】
上述した本実施形態によれば、色むら及び輝度むらが低減された白色光を発することができ、しかもその白色光の色度を調節することができる面状発光装置１１を得ることができる。
【００４５】
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、光変換部材は、本実施形態においては、複数の固体発光素子の一部に対応して蛍光体を備えた構成とされているが、すべての固体発光素子に対応して蛍光体を備えた構成とされてもよい。また、固体発光素子は、本実施形態においては青色光を発するＬＥＤとされるが、これに限定されず、緑色光、青緑色光、青紫色光、紫色光、又は紫外光を発するＬＥＤとされてもよいし、有機ＥＬ素子のようなＬＥＤ以外の固体発光素子とされてもよい。固体発光素子を青紫色光、紫色光、又は紫外光を発するＬＥＤから構成した場合には、これらの視感度の低い光を直接白色光生成に利用することは困難なため、すべての固体発光素子に対応して蛍光体を設け、蛍光体により波長変換された光を白色光生成に利用する。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、複数種類の固体発光素子から構成されてもよい。また、本実施形態においては、１つの固体発光素子に対して１種の蛍光体が配置されているが、１つの固体発光素子に対して複数種の蛍光体が配置されてもよいし、複数の固体発光素子に対して１つの蛍光体が配置されてもよい。また、発光装置は白色光以外の光を照射する構成とされてもよい。更に、第１の透光性部材は、本実施形態においては、すべての固体発光素子を共通して被覆しているが、各々の固体発光素子を個別に被覆してもよいし、特定の固体発光素子を複数個ずつ被覆してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１１ 発光装置
３ 固体発光素子（ＬＥＤ）
４ 第１の透光性部材
４１ 第２の透光性部材
５ 光変換部材
６ 蛍光体
６（Ｒ） 赤色蛍光体
６（Ｇ） 緑色蛍光体
８ 空気層
９ａ 第１の光拡散部
９ｂ 第２の光拡散部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子を共通して被覆する第１の透光性部材と、
前記第１の透光性部材の光導出面を、直接又は第１の透光性部材とは異なる第２の透光性部材若しくは空気層を介して被覆する光変換部材と、を備え、
前記光変換部材は、前記複数の固体発光素子の一部又は全部に対応して、該固体発光素子から出射された光の波長を変換する蛍光体を有する領域を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面又は内部に配され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】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面に貼着された蛍光体シートから成ることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の固体発光素子間に形成され、該固体発光素子から出射された光を拡散する第１の光拡散部を備え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】
前記光変換部材の光導出面を被覆し、前記複数の固体発光素子から出射された光を拡散する第２の光拡散部を備えた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】
前記複数の固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置され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７】
前記光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６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１】
複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子を共通して被覆する第１の透光性部材と、
前記第１の透光性部材の光導出面を、直接又は第１の透光性部材とは異なる第２の透光性部材若しくは空気層を介して被覆する光変換部材と、を備え、
前記光変換部材は、前記複数の固体発光素子の一部又は全部に対応して、該固体発光素子から出射された光の波長を変換する蛍光体を有する領域を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面又は内部に配され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】
前記蛍光体は、前記光変換部材の表面又は裏面に貼着された蛍光体シートから成ることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の固体発光素子間に形成され、該固体発光素子から出射された光を拡散する第１の光拡散部を備え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】
前記光変換部材の光導出面を被覆し、前記複数の固体発光素子から出射された光を拡散する第２の光拡散部を備えた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】
前記複数の固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置され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７】
前記光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６のいずれか一項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０４３４９（Ｐ２０１２−２０４３４９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４２４２（Ｐ２０１１−６４２４２）
【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２２日（２０１２．１０．２２）
【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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