(57)【要約】【課題】発光素子の配光によって生じる色むらを低減する。【解決手段】リフレクタ６の内周部に配置されて封止材７によって覆われ、ＬＥＤチップ５の発光色と異なる色の光に変換する第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２を備える。第１の色変換部材１１と第２の色変換部材１２は、ＬＥＤチップ５の光軸方向に対して異なる位置にそれぞれ配置されている。第１の色変換部材１１がＬＥＤチップ５の光軸上にこの光軸を通すように配置され、第２の色変換部材１２が第１の色変換部材１１の外周側に環状に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に実装された発光素子と、前記発光素子の外周側に環状に配置され前記発光素子の光を反射する反射面を有する反射部材と、前記反射部材の前記反射面及び前記発光素子を覆う、光透過性を有する封止材と、を備える発光装置において、
前記反射部材の内周部に配置されて前記封止材によって覆われ、前記発光素子の発光色と異なる色の光に変換する第１の色変換部材及び第２の色変換部材を備え、
前記第１の色変換部材と前記第２の色変換部材は、前記発光素子の光軸方向に対して異なる位置にそれぞれ配置され、
前記第１の色変換部材が前記発光素子の光軸上に該光軸を通すように配置され、
前記第２の色変換部材が前記第１の色変換部材の外周側に環状に配置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の色変換部材及び前記第２の色変換部材は、前記発光素子の光軸方向と直交する層状に形成されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の色変換部材及び前記第２の色変換部材は、蛍光体の含有率が互いに異なる、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の色変換部材及び前記第２の色変換部材は、前記発光素子の光軸方向の厚みが互いに異なる、請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２の色変換部材の外周側に、更に他の色変換部材が配置されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の色変換部材の外周部は、前記発光素子の光軸方向から見て前記第２の色変換部材に重ねられて設けられ、
前記第２の色変換部材の外周部は、前記反射部材の前記反射面に当接されて設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子による発光色を異なる色の光に色変換部材によって変換して出射する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを備える発光装置としては、基板上に実装されたＬＥＤチップがドーム状の透明レンズによって覆われ、この透明レンズに、ＬＥＤチップからの出射光で励起される蛍光体が設けられた構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）
また、図５に示すように、本発明に関連する発光装置としてのＬＥＤデバイス１０１は、配線及び電極が形成された基板１０３と、この基板１０３に実装されたＬＥＤチップ１０５と、ＬＥＤチップ１０５の光を反射する反射面１０６ａを有するリフレクタ１０６と、リフレクタ１０６の反射面１０６ａ及びＬＥＤチップ１０５を覆う封止材１０７と、を備えて構成されている。
【０００３】
基板１０３の主面には、絶縁層１０３ａが形成されており、この絶縁層１０３ａ上にＬＥＤチップ１０５が配置されている。ＬＥＤチップ１０５は、ワイヤ１０８によって、基板１０３の電極に電気的に接続されている。リフレクタ１０６は、ＬＥＤチップ１０５の外周側に環状に配置されている。封止材１０７は、光透過性を有する樹脂材によって形成されている。
【０００４】
以上のように構成されたＬＥＤデバイス１０１における配光、つまり光度分布は、図６に示すように、球状をなしており、基板１０３の主面に垂直な直上方向である、ＬＥＤチップ１０５の光軸方向が最も光度が強く、光軸方向に対して傾斜された斜め方向の光度が弱く、光軸方向に対する傾斜角が大きくなるのに伴って光度が次第に弱くなるように分布している。
【特許文献１】特表２００５−５３７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したＬＥＤデバイスにおいて、例えば、ＬＥＤチップから出射された青色光を励起光として長波長の光に変換する蛍光体を含有する封止材によって、白色光を発光するように構成された場合、ＬＥＤチップの光軸上、つまり中心部分では、励起光の光度が強いので、ＬＥＤチップによる発光色が強く生じて、青みがかった色の光になる。また、ＬＥＤチップの光軸から離れた外周部分では、励起光が弱いので、蛍光体による発光色が強く生じて、黄色みがかった色の光になってしまう。
【０００６】
このため、ＬＥＤデバイスでは、ＬＥＤチップの光軸方向から見たときに青色光が強く見え、光軸方向に対して傾斜した斜め方向から見たときに黄色光が強く見えることになる。したがって、ＬＥＤデバイスには、発光の中心部分とその外周部分とで色むらが発生してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、発光素子の配光によって生じる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】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る発光装置は、基板と、基板に実装された発光素子と、発光素子の外周側に環状に配置され発光素子の光を反射する反射面を有する反射部材と、反射部材の反射面及び発光素子を覆う、光透過性を有する封止材と、を備える。また、この発光装置は、反射部材の内周部に配置されて封止材によって覆われ、発光素子の発光色と異なる色の光に変換する第１の色変換部材及び第２の色変換部材を備える。第１の色変換部材と第２の色変換部材は、発光素子の光軸方向に対して異なる位置にそれぞれ配置される。また、第１の色変換部材が発光素子の光軸上にこの光軸を通すように配置され、第２の色変換部材が第１の色変換部材の外周側に環状に配置されている。なお、本発明における発光素子の光軸とは、基板の主面に垂直な方向の光軸を指している。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように本発明によれば、発光素子の光軸方向に対して異なる位置に配置された第１及び第２の色変換部材による変換作用が、発光素子の配光に応じて均一化されるので、発光素子の配光によって生じる色むらを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、実施形態の発光装置としてのＬＥＤデバイス１は、配線及び電極が形成された基板３と、この基板３に実装された発光素子としてのＬＥＤチップ５と、ＬＥＤチップ５の光を反射する反射面６ａを有する反射部材としてのリフレクタ６と、リフレクタ６の反射面６ａ及びＬＥＤチップ５を覆う封止材７と、を備えて構成されている。そして、このＬＥＤデバイス１は、ＬＥＤチップ５の発光色と異なる色の光に変換する第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２を備えている。
【００１２】
基板３の主面には、絶縁層３ａが形成されており、この絶縁層３ａ上にＬＥＤチップ５が配置されている。ＬＥＤチップ５は、例えばＡｕ等からなるワイヤ８によって、基板３の電極に電気的に接続されている。リフレクタ６は、ＬＥＤチップ５の外周側に環状に配置されており、内周部に反射面６ａが形成されている。封止材７は、光透過性を有する樹脂材によって形成されている。
【００１３】
第１の色変換部材１１と第２の色変換部材１２は、ＬＥＤチップ５の光軸方向に対して異なる位置にそれぞれ配置されており、つまり、ＬＥＤチップ５からの光軸方向の距離が異なっている。なお、ＬＥＤチップ５の光軸とは、基板３の主面に垂直な方向（直上方向）の光軸を指している。これら第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２は、ＬＥＤチップ５の光軸方向と直交する層状にそれぞれ形成されており、リフレクタ６の内周部に配置されて封止材７によって覆われている。
【００１４】
また、図２に示すように、第１の色変換部材１１は、円形状に形成され、ＬＥＤチップ５の光軸上にこの光軸を通すように配置されている。第２の色変換部材１２は、第１の色変換部材１１の外周側に環状に配置されており、第２の色変換部材１２の外周部が、リフレクタ６の反射面６ａに当接されている。
【００１５】
さらに、図１及び図２に示すように、第１の色変化部材１１の外径は、第２の色変換部材１２の内径よりもやや大きく形成されている。したがって、第１の色変換部材１１の外周部と第２の色変換部材１２の内周部は、光軸方向から見て重なり合っている。これによって、ＬＥＤチップ５からの光が、第１の色変換部材１１又は第２の色変換部材１２にそれぞれ確実に入射するように構成されている。
【００１６】
また、第１及び第２の色変換部材１１，１２は、例えば、ガラス材や樹脂材によって形成されており、蛍光顔料や蛍光染料等の蛍光体を含有している。これら色変換部材１１，１２は、例えば成型金型によって成形された部材である。そして、第１及び第２の色変換部材１１，１２は、ＬＥＤチップ５からの光（青色光）を励起光として長波長の光（例えば黄色光）を発光することで、ＬＥＤデバイス１から白色光を出射する。
【００１７】
以上のように構成されたＬＥＤデバイス１について、出射光の色むらが低減される作用について説明する。
【００１８】
本実施形態のＬＥＤデバイス１では、ＬＥＤチップ５が、光軸方向の光度が最も強く、光軸方向に対して傾斜された斜め方向の光度が弱くなる配光を有している。このため、光度が比較的強い光軸上に配置された第１の色変換部材１１が、光度が比較的弱い外周側に配置されている第２の色変換部材１２よりも、ＬＥＤチップ５から光軸方向に対して離れた位置にある。言い換えれば、配光において光度が強い部分では、第１の色変換部材１１がＬＥＤチップ５から比較的遠い位置に配置され、光度が弱い部分では、第２の色変換部材１２がＬＥＤチップ５から比較的近い位置に配置されている。
【００１９】
図３に示すように、光軸近傍における光は第１の色変換部材１１に入射し、光軸方向に対して傾斜された斜め方向の光は第２の色変化部材１２に入射して、それぞれ異なる色に変換される。また、一部の光は、第２の色変換部材１２に入射した後、第１の色変換部材１１と第２の色変換部材１２との間で反射されて、ＬＥＤデバイス１から出射される。
【００２０】
光の強さは、ＬＥＤチップ５からの距離の２乗に反比例して徐々に弱くなるため、配光に応じて第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２がそれぞれ異なる位置に配置されることで、光の強さがほぼ同程度の励起光が各色変換部材１１，１２をそれぞれ通過することになる。このため、ＬＥＤチップ５の光軸方向と、光軸方向に対して傾斜された斜め方向とで色の変換作用（変換率）が等しくされ、出射光の色の均一化が図られる。したがって、ＬＥＤチップ５の配光によって生じる色むらが低減される。
【００２１】
また、本実施形態では、第１の色変換部材１１と第２の色変換部材１２は、蛍光体の含有率、光軸方向の厚みがそれぞれ等しくされている。なお、ＬＥＤチップ５における配光等の必要に応じて、配光における光度が強い部分に対応する第１の色変換部材１１の蛍光体の含有率を大きく、光度が弱い部分に対応する第２の色変換部材１２の蛍光体の含有率を小さくする構成が採られてもよい。同様に、配光における光度が強い部分に対応する第１の色変換部材１１の厚みを大きくし、光度が弱い部分に対応する第２の色変換部材１２の厚みを小さくする構成が採られてもよい。また、蛍光体の含有率の違い、厚みの違いが組み合わされて適用されてもよいことは勿論である。
【００２２】
また、ＬＥＤチップにおける配光が、光軸方向の光度が比較的弱く、光軸方向に対して傾斜された斜め方向の光度が比較的強い場合には、第１及び第２の色変換部材１１，１２が、上述した配置と逆の配置にされる。つまり、図４に示すように、第１の色変換部材１１がＬＥＤチップ５から比較的近い位置に配置され、第２の色変換部材１２がＬＥＤチップ５から比較的遠い位置に配置される。また、この構成の場合には、第１の色変換部材１１の蛍光体の含有率を小さくし、光度が弱い部分に対応する第２の色変換部材１２の蛍光体の含有率を大きくする構成が採られてもよい。
【００２３】
上述したように、ＬＥＤデバイス１によれば、ＬＥＤチップ５の光軸方向に対して異なる位置に配置された第１及び第２の色変換部材１１，１２による変換率が、ＬＥＤチップ５の配光に応じて均一化されるので、ＬＥＤチップ５の配光によって生じる色むらを低減することができる。
【００２４】
また、本実施形態のＬＥＤチップ５は、第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２が、基板３の主面に平行な層状に形成されることで、これら色変換部材１１，１２を容易に形成することが可能にされている。上述した実施形態における第１及び第２の色変換部材１１，１２は、基板３の主面に平行に形成されたが、必要に応じて、各色変換部材１１，１２がＬＥＤチップ５を中心とする円弧状に形成されてもよい。
【００２５】
なお、上述した実施形態のＬＥＤデバイス１は、第１の色変換部材１１及び第２の色変換部材１２を備える構成にされたが、第２の色変換部材１２の外周側に配置される第３の色変換部材（不図示）を更に備える構成にされてもよい。
【００２６】
また、本実施形態のＬＥＤデバイス１は、複数のＬＥＤデバイスが配列されて構成される発光モジュールや、この発光モジュールを備える照明装置として適用されて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態のＬＥＤデバイスを示す断面図である。
【図２】上記ＬＥＤデバイスを示す平面図である。
【図３】上記ＬＥＤデバイスの発光状態を説明するための断面図である。
【図４】第１及び第２の色変換部材の配置の他の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明に関連するＬＥＤデバイスを示す断面図である。
【図６】本発明に関連するＬＥＤデバイスにおける配光を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ＬＥＤデバイス（発光装置）
３  基板
５  ＬＥＤチップ（発光素子）
６  リフレクタ（反射部材）
６ａ  反射面
７  封止材
１１  第１の色変換部材
１２  第２の色変換部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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