(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤベアチップの通電電流を増やすと透明樹脂や混合された蛍光体の温度が上昇する。【解決手段】発光体１は、絶縁性および伝熱性を有する基板２と、基板２の一面２ａ側に実装され、紫外光から青色光の領域の光を放射するＬＥＤベアチップ３と、ＬＥＤベアチップ３に非接触し、ＬＥＤベアチップ３の周囲の基板２の一面２ａ側に形成され、入射されたＬＥＤベアチップ３の放射光を所定の光に波長変換する蛍光体層４と、光拡散性粒子１９が混合され、ＬＥＤベアチップ３および蛍光体層４を気密封止するように基板２の一面２ａ側に設けられた透光性樹脂５とを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性および伝熱性を有する基板と；  この基板の一面側に実装され、紫外光から青色光の領域の光を放射するＬＥＤベアチップと；  このＬＥＤベアチップに非接触し、前記ＬＥＤベアチップの周囲の前記基板の一面側に形成され、入射された前記ＬＥＤベアチップの放射光を所定の光に波長変換する蛍光体層と；  光拡散性粒子が混合され、前記ＬＥＤベアチップおよび前記蛍光体層を気密封止するように前記基板の一面側に設けられた透光性樹脂と；を具備していることを特徴とする発光体。
【請求項２】
請求項１記載の発光体と；  この発光体を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる色光を混合して可視光を出射する発光体およびこの発光体を配設している照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色発光を白色に変換する波長変換型の発光ダイオードが知られている（例えば特許文献１参照。）。この種の発光ダイオードは、例えばリードフレームに凹部を設け、この凹部に青色発光のＬＥＤベアチップを載せて固着し、当該凹部が蛍光体粒子を混合した透明性樹脂で封止されている。そして、ＬＥＤベアチップから放射された青色光と、この青色光の一部が蛍光体粒子を励起して波長変換された光とが混合することによって白色光が得られるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９９３４５号（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、照明器具には、基板に多数のＬＥＤベアチップを実装したＬＥＤモジュール（発光体）が用いられている。また、ＬＥＤベアチップからの放射光を増加させるためにＬＥＤベアチップに通電させる電流量を増加させている。これにより、ＬＥＤベアチップが温度上昇し、ＬＥＤベアチップを封止している透明性樹脂に混合された蛍光体の温度も上昇している。  
【０００５】
さらに、蛍光体は、ＬＥＤベアチップからの光量の増加によって光密度が増加し、自己の量子効率やストークスシフトによる発熱が加わっている。これにより、蛍光体の量子効率の低下や透明性樹脂の熱劣化が生じるという問題があった。これを回避するために、ＬＥＤベアチップの直上又は周囲のみに蛍光体層を設けることも考えられるが、ＬＥＤベアチップに接触することによる放熱性の向上は期待できるが、光密度が増加するために、上記同様、その問題の解決にならないものであった。  
【０００６】
本発明は、ＬＥＤベアチップの通電量を増加させても、蛍光体の温度が上昇しにくい多数のＬＥＤベアチップを有する発光体およびこの発光体を具備する照明器具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】
請求項１に記載の発光体の発明は、絶縁性および伝熱性を有する基板と；この基板の一面側に実装され、紫外光から青色光の領域の光を放射するＬＥＤベアチップと；このＬＥＤベアチップに非接触し、前記ＬＥＤベアチップの周囲の前記基板の一面側に形成され、入射された前記ＬＥＤベアチップの放射光を所定の光に波長変換する蛍光体層と；光拡散性粒子が混合され、前記ＬＥＤベアチップおよび前記蛍光体層を気密封止するように前記基板の一面側に設けられた透光性樹脂と；を具備していることを特徴とする。  
【０００８】
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。  
【０００９】
基板は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属で形成することができる。金属の場合、基板の一面に伝熱性を有する絶縁層が形成されて、ＬＥＤベアチップが実装される。また、基板は、そのものが絶縁性を有するセラミック板などで形成することができる。  
【００１０】
ＬＥＤベアチップは、複数個が格子状や同心円状など、規則的に実装されてもよく、ランダム状に実装されてもよい。  
【００１１】
蛍光体層は、ＬＥＤベアチップから放射された光を所定の光に波長変換するものであり、その波長変換した光がＬＥＤベアチップから放射された光と混合（混色）されたときに可視光となるように、その可視光の色調等に応じて適宜の種類が選択される。例えば、ＬＥＤベアチップが青色光を放射し、蛍光体層が青色光を黄色光に波長変換するＹＡＧ蛍光体を有して形成されることにより、青色光と黄色光が混合された白色光が発光体から出射される。  
【００１２】
そして、蛍光体層は、個々のＬＥＤベアチップの周囲にそれぞれ形成されていてもよく、隣接するＬＥＤベアチップの周囲の蛍光体層と連続するように形成されてもよい。  
【００１３】
本発明によれば、ＬＥＤベアチップから放射された光は、透光性樹脂を透過して透光性樹脂の表面から外方に出射されるとともに、その一部が透光性樹脂に混合された光拡散性粒子や透光性樹脂の表面側で反射、拡散されて蛍光体層に入射し、蛍光体層で所定の光に波長変換される。波長変換された光は、基板側で反射されて透光性樹脂を透過して透光性樹脂の表面から外方に出射される。これにより、ＬＥＤベアチップから放射された光と、蛍光体層により波長変換された所定の光が混合した可視光が得られる。  
【００１４】
そして、蛍光体層には、光拡散性粒子や透光性樹脂の表面側で反射、拡散された光が入射するので、蛍光体層での光密度が小さくなり、蛍光体層の発熱密度が小さくなる。また、蛍光体層の発熱は、伝熱性を有する基板に伝熱される。さらに、蛍光体層は、ＬＥＤベアチップに非接触し、ＬＥＤベアチップの発熱を受けにくい。これにより、蛍光体層の温度上昇が抑制されて、蛍光体層の量子効率の低下や透光性樹脂の熱劣化が防止される。  
【００１５】
請求項２に記載の照明器具の発明は、請求項１記載の発光体と；この発光体を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする。  
【００１６】
本発明によれば、請求項１記載の発光体から出射された可視光により照明が行える照明器具が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、蛍光体層は、ＬＥＤベアチップからの放射光が反射、拡散されて入射し、その光密度が小さくなり、発熱が基板の一面側に伝熱されるとともに、ＬＥＤベアチップに非接触していることにより、その温度上昇が抑制されるので、基板に多数のＬＥＤベアチップが実装されてＬＥＤベアチップの通電量を増加させても、蛍光体層の量子効率の低下や透光性樹脂の熱劣化を防止することができ、これにより、発光体の発光効率の向上や長寿命化を実現することができる。  
【００１８】
請求項２の発明によれば、発光効率が向上され、長寿命化される発光体を具備するので、被照射面を明るく照明することができるとともに、照明効率が高く、信頼性の向上した照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１を示す発光体の概略断面図。
【図２】同じく、発光体の一部拡大概略上面図。
【図３】同じく、発光体の概略上面図。
【図４】本発明の実施例２を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。  
【００２１】
本発明は、ＬＥＤベアチップから放射された光を波長変換する蛍光体層をＬＥＤベアチップに非接触し、ＬＥＤベアチップの周囲の基板側に形成したものである。そして、ＬＥＤベアチップから放射された光を透光性樹脂に混合された光拡散性粒子により反射、拡散させて蛍光体層に入射させ、蛍光体層での光密度を小さくし、蛍光体層の発熱を基板に伝熱させることにより、蛍光体層の温度上昇を抑制するものである。
【実施例１】
【００２２】
図１ないし図３は、本発明の実施例１を示し、図１は発光体の概略断面図、図２は発光体の一部拡大概略上面図、図３は発光体の概略上面図である。  
【００２３】
図１において、発光体１は、基板２、ＬＥＤベアチップ３、蛍光体層４および透光性樹脂５を有して構成されている。  
【００２４】
基板２は、例えば、厚さ１ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）板からなり、その一面２ａに厚さ８０μｍの絶縁層６が形成されている。絶縁層６は、例えばエポキシ材および無機フィラー材からなり、高熱伝導性を有している。そして、絶縁層６の表面には、ＬＥＤベアチップ３の電極１０，１１に電気接続し、ＬＥＤベアチップ３同士を電気接続する銅箔パターン７が形成されている。また、ＬＥＤベアチップ３が実装される絶縁層６の表面には、図示しない銅箔が設けられ、その銅箔は、ニッケル（Ｎｉ）メッキされ、さらに銀（Ａｇ）メッキ又は金（Ａｕ）メッキされている。  
【００２５】
ＬＥＤベアチップ３は、正方体状に形成されたサファイア８の表面に発光層９が形成され、この発光層９の表面に電極１０，１１が設けられたものである。サファイア８は、銀メッキ層又は金メッキ層の直上に図示しない透明シリコーンにより接着されている。電極１０，１１は、ボンディングワイヤ１２，１３によって銅箔パターン７，７に接続されている。発光層９は、紫外光から青色光の領域の光を放射する発光材料を有して形成されている。例えば、発光層９は、ＩｎＧａＮを有してなり、通電により青色光を放射する。  
【００２６】
そして、ＬＥＤベアチップ３は、図３に示すように、複数個（多数個）が基板２の一面２ａ側に例えば格子状となるように実装されている。基板２の一面２ａに形成された絶縁層６上には、基板２と同程度の大きさに形成され、円状の収納部１４および略矩形状の切り欠き部１５を有する絶縁性の被覆板１６が貼り付けられている。被覆板１６は、例えば、厚さ４ｍｍのセラミック板からなっている。ＬＥＤベアチップ３は、収納部１４内の基板２の一面２ａ側に格子状に実装されている。  
【００２７】
また、切り欠き部１５の基板２の一面２ａ側には、リード線が接続されて直流電源が供給される端子１７，１７が設けられている。端子１７，１７は、銅箔パターン７，７に接続され、ＬＥＤベアチップ３と電気接続されている。  
【００２８】
図１において、蛍光体層４は、青色光を所定の光例えば黄色光に波長変換するＹＡＧ系蛍光体を含むシリコーン樹脂からなっている。そして、蛍光体層４は、ＬＥＤベアチップ３の周囲の基板２の一面２ａ側の絶縁層６上に印刷により形成されている。すなわち、図２に示すように、長方形の非形成部１８を除いて、被覆板１６の収納部１４内の絶縁層６上の全域に形成されている。蛍光体層４は、非形成部１８によりＬＥＤベアチップ３と接触していないので、発熱したＬＥＤベアチップ３からの熱が伝熱しにくくなっている。  
【００２９】
透光性樹脂５は、図１に示すように、例えば透光性のシリコーン樹脂に酸化チタン（ＴｉＯ２）などの光拡散性粒子１９を混合したものであり、被覆板１６の収納部１４内に注入され、基板２の一面２ａ側においてＬＥＤベアチップ３および蛍光体層４などを気密封止している。そして、透光性樹脂５の表面５ａは、平坦状に形成されている。  
【００３０】
次に、本発明の実施例１の作用について述べる。  
【００３１】
発光体１の端子１７，１７に直流電源が供給されると、ＬＥＤベアチップ３は、発熱し、発光層９から青色光を放射する。青色光は、その一部が透光性樹脂５を透過して透光性樹脂５の表面５ａから外方に出射される。また、青色光の一部は、透光性樹脂５に混合された光拡散性粒子１９により反射、拡散されるとともに、透光性樹脂５の表面５ａ側で反射、拡散される。そして、反射、拡散された青色光の一部は、基板２の一面２ａ側に形成された蛍光体層４に入射する。  
【００３２】
蛍光体層４は、入射された青色光を黄色光に波長変換する。黄色光は、基板２の一面２ａで透光性樹脂５側に反射され、透光性樹脂５を透過して透光性樹脂５の表面５ａから外方に出射される。そして、透光性樹脂５の表面５ａから出射される青色光と黄色光が混合（混色）することにより、白色光が得られる。すなわち、発光体１から白色光が放射される。ここで、被覆板１６の収納部１４上に拡散板を設けることにより、青色光および黄色光がより拡散、混合されるようになり、発光体１から色むらが改善された白色光を出射することができる。  
【００３３】
そして、蛍光体層４には、反射、拡散された青色光が入射するので、蛍光体層４での光密度が小さくなる。これにより、青色光を黄色光に波長変換するときに発生する発熱量が小さくなり、蛍光体層４の発熱密度が小さくなる。また、蛍光体層４は、基板２の一面２ａ側の高熱伝導性を有する絶縁層６上に形成されているので、蛍光体層４で発熱した熱は、絶縁層６を介して高熱伝熱性を有するアルミニウム（Ａｌ）製の基板２に伝熱される。さらに、蛍光体層４は、ＬＥＤベアチップ３に非接触し、発熱しているＬＥＤベアチップ３からの熱を受けにくくなっている。これに
より、ＬＥＤベアチップ３の通電量が増加され、ＬＥＤベアチップ３の発熱が大きくなり、ＬＥＤベアチップ３から放射される青色光の光量が増加されても、かつ基板２の一面２ａ側に多数個のＬＥＤベアチップ３が実装されていても、蛍光体層４の温度上昇が抑制されるようになり、これにより、蛍光体層４の量子効率の低下を防止することができる。  
【００３４】
また、透光性樹脂５は、通過する青色光および黄色光のそれぞれの一部を吸収して発熱し、ＬＥＤベアチップ３および蛍光体層４のそれぞれの発熱を受けて温度上昇する。しかし、透光性樹脂５は、上述したように、蛍光体層４の温度上昇が抑制される分、蛍光体層４からの熱を受けないので、その温度上昇が抑制される。したがって、透光性樹脂５の熱劣化を防止することができる。  
【００３５】
上述したように、基板２に多数個のＬＥＤベアチップ３が実装され、ＬＥＤベアチップ３の通電量を増加させても、蛍光体層４の量子効率の低下や透光性樹脂５の熱劣化を防止することができので、発光体１の発光効率の向上や長寿命化を実現することができる。また、多数個のＬＥＤベアチップ３を有し、個々のＬＥＤベアチップ３からの放射光の光量が増加することにより、発光体１から出射される光量を大きくすることができて、被照射面を明るく照明することができる。
【実施例２】
【００３６】
図４は、本発明の実施例２を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図である。なお、図３と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００３７】
図４に示す照明器具２０は、天井面等に埋設されるダウンライトであり、略円筒状の器具本体２１の下端側に円形の化粧枠２２が設けられ、この化粧枠２２に透光性カバー２３が配設されている。そして、器具本体２１は、左右両側に器具本体２１を天井面等に固定するための一対の取付けばね２４，２４を取り付けている。
【００３８】
また、器具本体２１は、下端側内部に図３に示す発光体１を回転対称に４個配設している。また、器具本体２１の内部には、電源ユニット２５が配設されている。電源ユニット２５には、電源回路などが収納されている。電源回路は、交流電源を直流電源に変換し、発光体１のＬＥＤベアチップ３に定電流を供給するものである。そして、器具本体２１の上面側には、交流電源からの図示しない電源線を接続する端子台２６が配設されている。
【００３９】
照明器具２０は、多数個のＬＥＤベアチップ３を有し、ＬＥＤベアチップ３の通電量を増加させていても、発光効率が向上されて長寿命化される発光体１を４個具備するので、被照射面を明るく照明することができるとともに、照明効率が高く、信頼性の向上した照明器具を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、一般用または産業用の照明器具、電球用ソケットに装着される電球型器具やＬＥＤ電球などに利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…発光体、  ２…基板、  ３…ＬＥＤベアチップ、  ４…蛍光体層、  ５…透光性樹脂、  ２０…照明器具、  ２１…器具本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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