説明

発光装置

【課題】発光装置において、シートを用いて効率の高い色変換を行う。
【解決手段】発光装置100において、色変換シート113は、LED112から照射される光を入射し、入射した光の色を変換して当該光を出射する。光学部材114は、色変換シート113の光を出射する側に重ねられて色変換シート113を支持している。光学部材114は、梯子状であり、光学部材114には、光を通過させる開口部114aがLED112ごとに設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置に関するものである。本発明は、特に、LED(発光ダイオード)を使用した発光装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、白色LEDが照明用途として広く用いられるようになってきており、その付加価値として、個人の好みや必要に応じて、リアルタイムに照明色を変更できる色変換の機能が求められている。
【0003】
LEDは一灯一灯が1つの特定の光色を出すものが多く、色調を変更するためには、複数のLEDを実装して、その点灯パターンの制御により調色を可能にしたり(例えば、特許文献1参照)、蛍光体を樹脂に分散させた蛍光シート等により色変換を行ったりする必要がある(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−222750号公報
【特許文献2】特開2007−116133号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数のLEDにより調色を可能とするものでは、電流値をリモコンやボタンによって制御することで、色を変更するが、目的の光色を得るために複数の光色のLEDを実装しなければならない。このため、その点灯パターンの制御が複雑になり、装置自体も高価になるという課題があった。例えば、特許文献1の装置は、その目的の光色を得るために、異なる光色(赤、緑、青)のLEDを実装し、その電流値を制御する手段をLED電球に取り付けたものであり、その点灯パターンの制御が複雑になっている。
【0006】
蛍光シートを用いて色変換を行うものでは、シートを通った光の変換効率を向上させるために、透過率の高い樹脂を用いるが、シート交換を容易にするためにシートに腰を持たせる必要がある。このため、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂でシートを覆わなければならず、透過率が損なわれるという課題があった。
【0007】
本発明は、例えば、発光装置において、シートを用いて効率の高い色変換を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一の態様に係る発光装置は、
光を照射する光源と、
前記光源から照射される光を入射し、入射した光の色を変換して当該光を出射するシート状の色変換部材と、
前記色変換部材の光を入射する側と出射する側との少なくとも一方に重ねられて前記色変換部材を支持する枠状の支持部材であり、当該光を通過させる開口部が複数設けられた支持部材とを備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一の態様では、発光装置において、光を通過させる開口部が複数設けられた枠状の支持部材が、色変換部材の光を入射する側と出射する側との少なくとも一方に重ねられて色変換部材を支持する。このため、本発明の一の態様によれば、必ずしも色変換部材をPET等の樹脂で覆わなくてよくなり、効率の高い色変換を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態1に係る発光装置の分解斜視図。
【図2】実施の形態1に係る発光装置のA−A断面図。
【図3】実施の形態1に係る発光装置のB−B断面図。
【図4】実施の形態2に係る発光装置のA−A断面図。
【図5】実施の形態2に係る発光装置のB−B断面図。
【図6】実施の形態2の変形例に係る発光装置のB−B断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。
【0012】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る発光装置100の分解斜視図である。図2は、発光装置100のA−A断面図である。図3は、発光装置100のB−B断面図である。なお、図1及び図3では、発光装置100の一部のみを示している。
【0013】
発光装置100は、LED実装基板111、LED112、色変換シート113、梯子状の光学部材114、リフレクタ115、表面カバー116、筐体117を備える。発光装置100は、例えば、LED112の発光面が下向きとなるように取付部材120にネジ等で固定され(図で示したのとは上下逆向きになる)、照明装置等として利用される。
【0014】
LED実装基板111は、例えば、安価なガラスエポキシ基板、あるいは、表面に絶縁層が形成された金属基板である。LED実装基板111には、4つのLED112が直線状に1列に配置されている。図示していないが、LED実装基板111には、LED112に外部電源から電力を供給するための導電パターンが形成されている。なお、本実施の形態において、LED112の実装数や配置は、発光装置100の用途等に応じて適宜変更して構わない。
【0015】
LED112は、光を照射する光源の一例である。LED112は、例えば白色LEDであり、図ではSMD(表面実装部品)タイプのLEDとしたが、砲弾型のLEDであってもよい。LED112は、例えば一般的な白色LEDの構成をとり、青色LEDと、それを覆うように設けられた透過性の高い蛍光体含有樹脂層と、さらにその周りを囲うセラミックス等の樹脂でできたパッケージとからなる。LED112は、前述した導電パターンに電気的に接続するための電極を有する。青色LEDは金線ワイヤにより電極と接続されており、電極から供給される電力により発光する。蛍光体含有樹脂層に混入される蛍光体は、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体であり、青色LEDが発する光によって励起され、480〜780nm(ナノメートル)の間にスペクトルを持ち、560nm付近を主波長とする光を発する。青色LEDが発する光と蛍光体が発する光は補色関係にあるため、その合成光は擬似的に白色を呈することとなる。蛍光体含有樹脂層の素材は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂である。LED素子は熱によって光束が減少するため、耐熱性、耐薬品性、自己潤滑性、耐摩擦性に優れ、エポキシ樹脂と比較しても安定性が高いシリコーン樹脂を用いることが好ましい。なお、本実施の形態において、LED112は、有機EL(エレクトロルミネッセンス)等、他の種類の光源に置き換えても構わない。
【0016】
色変換シート113は、光源からの光の色を変換するシート状の色変換部材の一例である。色変換シート113は、LED112から照射される光を入射し、入射した光の色を変換して当該光を出射する。
【0017】
色変換シート113としては、低屈折率のシート、あるいは、反射防止膜を両面に貼ったシートを用いることが好ましい。光は異なる物質の界面で、入射角に応じて反射波が発生するため、例えば、光の1/4波長の薄膜を貼ることにより、反射量を低減させることができる。その結果、色変換シート113がLED112から発せられる光を効率よく透過して、効率よく色変換することができる。
【0018】
色変換シート113は、透光性を持つ樹脂バインダで色変換材料をバインドしてシート状に形成される。樹脂バインダとしては、例えばゴム状のシリコーン樹脂を用いることができ、この場合、色変換シート113の柔軟性や耐候性を高めることができる。
【0019】
色変換シート113の厚さは、色変換シート113の透過率を高めに維持するため、2mm(ミリメートル)以下が望ましく、1mm未満、即ち、数百μm(マイクロメートル)であることがより望ましい。
【0020】
色変換シート113に含まれる色変換材料は、蛍光体あるいは有機色素顔料であり、目的とする光色によって異なる。例えばLED112が発する白色光の色温度よりも低い色温度を目的の色温度とする場合、色変換材料として蛍光体を用いるのが好ましい。蛍光体は、LED112が発する光を吸収し、LED112が発する光よりも長い波長の光を放出するため、色素顔料に比べて色変換効率を高くすることができる。一方、例えば青色や赤色等、特殊な色の照明色を目的の色とする場合、色変換材料として有機色素等の色素顔料を用いるのが好ましい。
【0021】
梯子状の光学部材114は、色変換部材を支持する枠状の支持部材の一例である。光学部材114は、色変換シート113の光を出射する側に重ねられて色変換シート113を支持している。図示していないが、光学部材114は、例えばLED実装基板111にネジ等で固定されている。なお、光学部材114は、色変換シート113の光を入射する側に重ねられて色変換シート113を支持してもよい。あるいは、光学部材114は、色変換シート113の光を入射する側と出射する側との両方に重ねられて色変換シート113を支持してもよい。即ち、光学部材114は、色変換シート113を挟んで固定してもよい。
【0022】
光学部材114には、光を通過させる開口部114aがLED112ごとに設けられている。即ち、光学部材114には、4つの開口部114aが設けられている。なお、本実施の形態において、開口部114aの数はLED112の実装数より少なくてもよい。即ち、1つの開口部114aが2つ以上のLED112に対応していてもよい。
【0023】
光学部材114の厚さは、1〜10mmであり、光学部材114より厚さが薄い色変換シート113の自重により垂れないようにするのに好適である。
【0024】
光学部材114は、例えば、高反射性のポリカーボネート樹脂で形成されている。光学部材114に反射率の良い材料を用いることで、光を拡散させやすくなり、指向性の強いLED112の光を和らげ、光の照射範囲を広げることができる。特に、開口部114aの周壁114bで光を反射することができるため、LED112から出た光のうち水平方向から45°の方向へ出た光がそのまま出射することなく、拡散されて出射することになり、発光効率が向上する。また、光を拡散させるポリカーボネート樹脂で形成された光学部材114において、上記のように、厚み方向に幅を持たせれば、グレアを低減させることができる。
【0025】
なお、本実施の形態において、光学部材114は、梯子状以外の形状でもよい。例えば、開口部114aが平面視四角形状でなく、平面視円形状等であってもよい。
【0026】
色変換シート113及び光学部材114は、発光装置100に対して着脱及び交換可能であることが望ましい。例えば、色変換シート113を目的とする光色に応じて複数種類用意しておき、これらを交換できるようにしてもよい。
【0027】
以上説明したように、本実施の形態では、光拡散効果があり、反射率の高い材料を梯子状にかたどった光学部材114を、色変換シート113に重ねて、色変換シート113を固定している。光学部材114は、例えば筐体117の溝などに色変換シート113を押さえつける形で固定されている。このため、色変換シート113の強度を高め、色変換シート113が自重でたわむのを防ぎ、均一に色変換を行うことができる。即ち、本実施の形態によれば、必ずしも色変換部材をPET等の樹脂で覆わなくてよくなり、効率の高い色変換を行うことが可能となる。
【0028】
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0029】
図4は、本実施の形態に係る発光装置100のA−A断面図である。図5は、発光装置100のB−B断面図である。
【0030】
本実施の形態では、色変換シート113が、光を入射する側のLED112と対向する位置に、当該光を拡散させる突起113aを有する。突起113aは、LED112の光軸上に頂点を持つ円錐状である。即ち、突起113aは、円錐の軸とLED112の光軸が一致するように設けられている。本実施の形態によれば、突起113aがLED112から照射される光のうち、光軸方向に照射される光を和らげる(即ち、光軸に近い光ほど、より多く拡散させる)ため、直下方向のグレアが低減する。なお、本実施の形態において、突起113aの形状は角錐状、半球状、あるいは、その他の形状であっても構わない。
【0031】
色変換シート113は厚さが薄いため、仮に光学部材114で支持されていないとすると、突起113aを有する部分が、その重さにより重力方向に垂れ下がることになり、色変換の効率や均一性が損なわれるとともに、突起113aの円錐の軸とLED112の光軸が一致しなくなり、所望の光拡散効果が得られなくなるおそれがある。本実施の形態では、色変換シート113が光学部材114で支持されているため、突起113aを有する部分が重力方向(色変換シート113→光学部材114の方向)に垂れ下がることを防止又は抑制でき、効率及び均一性の高い色変換を行うことが可能となるとともに、所望の光拡散効果(即ち、グレア低減の効果)が得られる。
【0032】
なお、色変換シート113と光学部材114との組み合わせの代わりに、図6のように色変換シート113より厚手で硬質の透明樹脂に色変換部材を混ぜ、上記のような突起113aを有する光学部材114を用いても構わない。この場合にも、前述したのと同様のグレア低減の効果が得られる。なお、光学部材114には蛍光体などの色変換部材を混ぜていなくてもよく、その場合、LEDそのままの光色でグレアの低減した光を得ることができる。
【0033】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0034】
100 発光装置、111 LED実装基板、112 LED、113 色変換シート、113a 突起、114 光学部材、114a 開口部、114b 周壁、115 リフレクタ、116 表面カバー、117 筐体、120 取付部材。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を照射する光源と、
前記光源から照射される光を入射し、入射した光の色を変換して当該光を出射するシート状の色変換部材と、
前記色変換部材の光を入射する側と出射する側との少なくとも一方に重ねられて前記色変換部材を支持する枠状の支持部材であり、当該光を通過させる開口部が複数設けられた支持部材と
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記支持部材は、前記開口部の周壁で光を反射することを特徴とする請求項1の発光装置。
【請求項3】
前記発光装置は、前記光源を複数備え、
前記支持部材の開口部は、前記光源ごとに設けられていることを特徴とする請求項1又は2の発光装置。
【請求項4】
前記支持部材は、梯子状であることを特徴とする請求項1から3のいずれかの発光装置。
【請求項5】
前記支持部材は、厚さが1〜10ミリメートルであり、
前記色変換部材は、厚さが前記支持部材より薄いことを特徴とする請求項1から4のいずれかの発光装置。
【請求項6】
前記色変換部材は、光を入射する側の前記光源と対向する位置に、当該光を拡散させる突起を有することを特徴とする請求項1から5のいずれかの発光装置。
【請求項7】
前記色変換部材の突起は、前記光源の光軸上に頂点を持つ円錐状であることを特徴とする請求項6の発光装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2013−21007(P2013−21007A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−150746(P2011−150746)
【出願日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】(390014546)三菱電機照明株式会社 (585)
【Fターム(参考)】