(57)【要約】【課題】平面発光単一型の光源であり、配光性を制御できると共に高輝度、大出力、平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。【解決手段】縞状の遮蔽壁を備えた金属基板と、前記金属基板の表面に接合される複数のＬＥＤベアチップと、回路基板と、  前記金属基板の表面上に密着する封止枠であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数のＬＥＤベアチップとの周囲を囲む内部反射枠と、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体のそれぞれが蛍光を発する蛍光スペクトルを加算して黒体温度の放射スペクトルに見合う量の蛍光体を、それぞれ独立に透明板状に印刷した蛍光体透明シート又はそれぞれ独立にフィルム化した蛍光体フィルムを透明体に挟んだ蛍光体透明シートとを備え、  前記蛍光体透明シートを焦点とする光学系を構成することを特徴とする高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縞状の遮蔽壁を備えた金属基板と、  前記金属基板の表面に接合される複数のＬＥＤベアチップと、  回路基板と、  前記金属基板の表面上に密着する封止枠であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数のＬＥＤベアチップとの周囲を囲む内部反射枠と、  Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体のそれぞれが蛍光を発する蛍光スペクトルを加算して黒体温度の放射スペクトルに見合う蛍光体の量を、それぞれ独立に透明板状に印刷した蛍光体透明シート又はそれぞれ独立にフィルム化した蛍光体フィルムを透明体に挟んだ蛍光体透明シートとを備え、前記蛍光体透明シートを焦点とする光学系を構成する、  前記金属基板の裏面をヒートシンク、ヒートパイプ及び／又は放熱フィンと接合、密接又は接着させ、前記遮蔽壁及び／又は前記封止枠並びに前記蛍光体透明シートを取り付けた前記内部反射筒とを密着、密接又は接触させることを特徴とする高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記金属基板、遮蔽壁が、熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）として１００〜１０，００の範囲である金属、合金、半導体化合物、炭素のそれぞれを板状にしたものから選ばれた少なくとも一つのものである請求項１に記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤベアチップが、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤである請求項１又は請求項２に記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４１±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項３のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、青色ＬＥＤベアチップの励起光（４４０〜４６０ｎｍ）による蛍光波長ピークが４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）３０〜１００ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項４のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、α−サイアロン系、バリウム−ジルコニウム−シリコン酸化物蛍光体であって、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤによる蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８５０±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９５±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、擬白色ＬＥＤ蛍光体ＹＡＧ（Ｐ４６Ｙ３）に対してピーク強度比１１０％以上、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）１００〜３００ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項５のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体透明シートが、熱伝導性のある網目状のものとの複合したもの及び／又は金属蒸着したものである請求項１から請求項６のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記蛍光体透明シートの上面方向３０〜３００ｍｍを移動させることができるレンズ系機構を更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】      本発明は、ＬＥＤ照明に関する。より詳しくは、複数個のＬＥＤベアチップを連結しそれらを複数配列し、透明シートに蛍光体を印刷して光源とした平面発光モジュールおよび演色性、配光性を制御できる大出力照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  光源による物体の見え方、すなわち演色性は、電球、蛍光灯、水銀灯、キセノン灯などによって異なる。白色光と言われるものも色温度によっても異なる。【０００３】  特開２００４−２５３３０９号公報（特許文献１）に、「「赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤなる３つの異なる色度のＬＥＤを備えるＬＥＤ照明であって、該ＬＥＤ照明が該ＬＥＤ照明からの出射光を所望の色度に制御するＬＥＤ制御手段を備え、該ＬＥＤ制御手段が該ＬＥＤの温度変化に対する所定の関数に基づいて該ＬＥＤの駆動電流又は／及び駆動電圧を制御して該ＬＥＤ照明からの出射光を白色光に制御し、さらに前記ＬＥＤ制御手段は、いずれか一つの色度のＬＥＤを一定電流駆動することを特徴とするＬＥＤ照明。」（請求項９）、「より標準光源に近い白色光等を得るために互いに波長帯域の異なる光を出射する複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源を備え、これらの光源からのＬＥＤの出射光を混合することで再現性のある演色性を８５％以上備えた白色光等をつくり、照射する照明装置において、光源の種類による劣化度合いの違いや経時変化の違い、同種の発光ダイオード（ＬＥＤ）や受光センサ（フォトトランジスタ等）のロット間の発光強度や輝度、受光感度バラツキの影響を受けることなく簡便かつ安定して再現性良く、信頼性の高い演色性を８５％以上備えた、かつホワイトバランスや色バランスのとれた白色光等を照射することのできる調光機能を備えた照明装置」（段落番号００１０）、「本実施例においては、図６に示すような、とりわけ６００ｎｍ近辺での黄色付近の波長がブロードに加わり、幅広い発光スペクトルを可視領域全体にわたって獲得し、かつ高演色性のホワイトバランスが取れた白色光が再現性良く、安定して得られることが確認できた。しかも、この照明光は、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとＹＡＧ系白色ＬＥＤの３種類のＬＥＤで得られているので３種類以上の多種類のＬＥＤで構成した照明に比べ、ユーティリティに優れ、軽く、電流源や制御装置やスイッチ類などが極めて簡便に構成できコストや量産効果に優れる。さらに受光センサは人間の視感度に影響の大きいＲＧＢ３種で構成しているので、照明光の明るさ変化に対してホワイトバランスの崩れと、演色性の低下などの影響が極めて少なく低減でき、明暗等の調光に対して照明としての安定性とバランス効果に突出した好ましい光を演出することが可能となった。」（段落番号００５０）、図６」という記載がある。【０００４】  特開２０１１−４４７４１号公報（特許文献２）に、「「蛍光体膜８は、Ｓｉ基板４で受けるような形で、前記半導体多層膜６の側面およびＳｉ基板とは反対側の主面（光取り出し面）を覆うように形成されている。蛍光体膜８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、青色蛍光体として例えば（Ｂａ、Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋や（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、緑色蛍光体として例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋や（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、黄色蛍光体として例えば（Ｓｒ、Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を少なくとも１種類、赤色蛍光体として例えばＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋やＣａＳ：Ｅｕ２＋や（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）３Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類の計４色の蛍光体粉末とＳｉＯ２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても構わない。蛍光体膜８は、全体に渡ってほぼ一様な厚みを有している。」（段落番号００３１）、「セラミックス基板３１６にＬＥＤチップ２を実装後、第１の樹脂としてシリコーン樹脂３２６等でＬＥＤチップ２を覆い、更に第２の樹脂としてエポキシ樹脂３２８などを用いたインジェクションモールドによりレンズ３０４を形成する。  １７個のＬＥＤチップ２は、セラミックス基板３１６上面に形成された配線パターン３３０によって、３１直列７並列に接続されている。」（段落番号０１４６〜０１４７）、「照明装置３３４において、商業電源から給電がなされると、前述したように、各ＬＥＤチップ２から白色光が発され、レンズ３０４を介して放射される。ＬＥＤモジュール３００に対して電流を１Ａ流したときの典型的な特性として、全光束は４，０００ｌｍ、中心光度１０，０００ｃｄであった。また、その発光スペクトルは図３３に示すとおりであった。」（段落番号０１５５）、図２７、図２９、図３１、図３３」という記載がある。【０００５】  特表２００３−５３５４７７号公報（特許文献３）に、「「本発明では、ＢＧＧ混合、つまり青色、黄色および緑色の組み合わせに基づく全く新しいコンセプトが初めて利用される。この場合重要であるのは、黄色の蛍光体がワイドバンドであって、十分な発光の成分を赤色のスペクトル領域にも有している、特にこの発光体の全発光の少なくとも２０％の成分を６２０ｎｍ以上のスペクトル領域の可視領域に有しているということである。」（０００７）、「白色ＬＥＤのさらに別の有利な実施例では、ＩｎＧａＮチップ（４５０ｎｍで青色発光）に加えて、上記のクロロシリケート蛍光体（ＣＳ：Ｅｕ）のＹＡＧ：Ｃｅとの組み合わせが用いられる。この実施例は、両蛍光体の温度消光挙動が極めて等しいことを特徴としており、このことは、図６において明らかである。両蛍光体の温度消光拳動は、信頼性の高い使用領域（約１００℃まで）にわたって実際的には同様であり、温度にはほんのわずかにしか依存しない。たとえば、ここで測定された混合ガーネット（Ｙ０．３３Ｇｄ０．６３Ｃｅ０．０４）Ａｌ５Ｏ１２のような他のガーネットでは、温度恒常性が著しく劣っている（図６にこの混合ガーネットを（Ｙ，Ｇｄ）ＡＧ：Ｃｅで表す）。これにより、種々様々な温度条件の下での、色度座標および別の光工学的なデータの特別な恒常性が、この実施例において保証され、この実施例は、ＳＥとしてＹ（またはＴｂも）を多量に含有している（ＳＥ格子サイトの少なくとも６０モル％）。この実施例の発光スペクトルを、図７に示す。これは、８０００Ｋの色温度および色度座標ｘ＝０．２９４およびｙ＝０．３０９に対応している。また、色再現は、Ｒａ＝７７である。両蛍光体の混合比は、４．６：１である。」」」という記載がある。【０００６】  特願２０１１−１７４３６１（特許文献４）に、「「複数の大出力発光素子を金属基板・封止枠、等に接合する光源とレンズ系とで構成とし、ヒートシンクや放熱フィンを介して排熱されることで、発光素子を高密度に集積しても、蓄熱が抑制され、効率よく、持続的に発光することができ、また、封止材に蛍光体を分散することで蛍光体の粒子が光源となり、あたかも封止枠内が単一光源のように作用することで、平面発光単一型光源とみなし、これを点光源とするレンズ系による配光性を制御することにより、高い伝熱性と熱輸送及び平面発光の光源を配光制御するという作用機構によって、照度むらのない、近距離、遠距離の配光性を制御した、高輝度、大出力の新規なＬＥＤ照明装置を実現したものである。」（段落番号００９３）」という記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５３３０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−４４７４１号公報
【特許文献３】特開２００３−５３５４７７号公報
【特許文献４】特願２０１１−１７４３６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、大出力、高輝度を達成するためには多数のＬＥＤを用いて、高負荷を懸ける必要がある。高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、高温になると放射強度が低下する。ＬＥＤランプをアレイすると照明ムラが生じる。多数のＬＥＤベアチップを集積アレイすると急激に昇温するので、放射強度が急激に低下し、動作不良することにも繋がる。【０００９】  また、多数のＬＥＤベアチップに直接蛍光体を塗布すると、演色性を制御することが難しい。擬似太陽光のような連続スペクトルを得ると同時に、必要に応じて任意の可視光を放射できる照明装置にすることが求められる。  本発明は、高輝度、大出力の平面発光単一型の光源であり、それを用いて近距離、遠距離に到達する配光性を制御できると共に演色性をも制御できる高輝度、大出力、平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本願発明者は、鋭意研究の結果、ＬＥＤベアチップの昇温を抑えるための縞状の遮蔽壁を備えた、熱伝導性の高い金属等の基板に複数のＬＥＤベアチップを直接に接合し、接着して集積することにより、ＬＥＤベアチップからの発熱を金属等の基板及び封止枠に伝熱し、金属等の基板とヒートシンク、ヒートパイプや放熱フィンを接合し、大量の熱輸送と排熱をすることができ、集積されたＬＥＤベアチップの励起光側の空間に、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光を発光するそれぞれ単独の蛍光体を算出した面積量を透明シート上に印刷したもの又は透明体に挟んだものを配置し、これを点光源とするレンズ系によって配光性を制御することにより発明を完成し、上記課題を解決した。すなわち、【００１１】  本願発明者は、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体を必要とする波長域から算出した蛍光体をモザイク状などに印刷した印刷シート等を適宜交換して挿入することにより演色性にも対応した、照度むらのない、近距離、遠距離の配光性を制御した、高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を実現したものである。【００１２】  本発明の照明装置は、縞状の遮蔽壁を備えた金属基板と、前記金属基板の表面に接合される複数のＬＥＤベアチップと、回路基板と、前記金属基板の表面上に密着する封止枠であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数のＬＥＤベアチップとの周囲を囲む内部反射枠と、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体のそれぞれが蛍光を発する蛍光スペクトルを加算して黒体温度の放射スペクトルに見合う量の蛍光体を、それぞれ独立に透明板状に印刷した蛍光体透明シート又はそれぞれ独立にフィルム化した蛍光体フィルムを透明体に挟んだ蛍光体透明シートとを備え、前記金属基板の裏面をヒートシンク、ヒートパイプ及び又は放熱フィンと接合、密接又は接着させ、前記遮蔽壁及び／又は前記封止枠並びに前記蛍光体透明シートを取り付けた前記内部反射筒とを密着、密接又は接触させることを特徴とする高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置である。【００１３】  本発明の照明装置は、前記金属基板、遮蔽壁が、熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）が１００〜１０，００の範囲である金属、合金、半導体化合物、炭素のそれぞれを板状にしたものから選ばれた少なくとも一つのものを含む。とくに、前記金属基板が、真鍮、窒化アルミニウム、ガリウムナイトライド、アルミニウム、金、銀、銅、石炭、グラアァイト、ダイヤモンド、グラフィンから選ばれた少なくとも一つのものが好ましい。【００１４】  前記ＬＥＤベアチップが、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤであるものが好ましい。【００１５】  本発明の照明装置は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４１±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍの蛍光体であるものも黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置に含まれる。【００１６】  本発明の照明装置は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、青色ＬＥＤベアチップの励起光（４４０〜４６０ｎｍ）による蛍光波長ピークが４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）３０〜１００ｎｍの蛍光体であるものも黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置に含まれる。【００１７】  本発明の照明装置は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、ナイトライド系、バリウム−ジルコニウム−シリコン酸化物蛍光体であって、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤによる蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８５０±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９５±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、擬白色ＬＥＤ蛍光体ＹＡＧ（Ｐ４６Ｙ３）に対してピーク強度比１１０％以上、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）１００〜３００ｎｍの蛍光体であることを特徴とする黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置でもある。【００１８】  本発明の照明装置は、前記蛍光体透明シートが、熱伝導性のある網目状のものとの複合したもの及び／又は金属蒸着したものであることを特徴とする黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置でもある。【００１９】  本発明の照明装置は、前記蛍光体透明シートの上面方向３０〜３００ｍｍを移動させることができるレンズ系機構を更に備えていることを特徴とする黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置でもある。
【発明の効果】
【００２０】  本発明の照明装置は、複数のＬＥＤベアチップを熱伝導性の高い金属等の基板に直接に接合、接着することにより、ＬＥＤベアチップからの放熱を金属等の基板に及び内部反射枠に伝熱し、ヒートシンク、ヒートパイプや放熱フィンを介して排熱されることで、発光素子を高密度に集積・アレイすることができるので、小型照明機器はもとより、スタジアム用の投光装置等、ロケーション用スポットライト等、体育館等の大空間用の大型で、大出力で、高輝度の照明装置とすることができる。【００２１】  また、縞状の遮蔽壁を備えたことでＬＥＤベアチップの昇温を抑えることができ、蓄熱が抑制され、ＬＥＤベアチップ集積部の温度上昇が抑制されるので、長時間の照明によっても照度の低下を起こさない。遮蔽壁、封止枠によって、ＬＥＤベアチップから放射される光が効率良く蛍光体透明シートを照射することにより発光効率が向上し、蛍光体の発光に伴う熱の発生も遮蔽壁によって伝導されて温度上昇が抑制されるので、発光効率の低下が抑えられる。【００２２】  ＬＥＤベアチップを高密度に集積することができること、蛍光体透明シートの蛍光体の粒子が光源となり、あたかも封止枠内が単一光源のように作用することにより、あたかも封止枠内が単一に平面発光した光源となり、照度ムラが殆ど生じなく、被照射体を優しく見ることができる。  また、平面発光単一型光源とみなせることで、モザイク状に分布した複数のＲＧＢスペクトルが混光され、黒体温度の放射スペクトルに見合う光源ができる。ＲＧＢ蛍光体の印刷する量を変えることにより、蛍光体透明シートを交換するだけで、必要とする演色性を得ることができる。【００２３】  黒体温度６０００Ｋの放射スペクトルが得られるので、オゾン、水（ミストなど）によるフィルターを付設することで、擬太陽光を実現することができ、太陽光発電のテスト照明装置として利用できる。  さらに、平面発光単一型光源とみなし、これを点光源とするレンズ系による配光性を制御することにより、近距離、遠距離の照度分布を制御できるので、大空間作業場の照明灯、自動車道路の照明灯や街灯などに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明照明器具実施形態の全体概念図である。
【図２（Ａ）】本発明照明器具実施形態の光源モジュール部図面である。
【図２（Ｂ）】光源モジュール部の隔壁構造例図である。
【図３】本発明照明器具実施形態の平面発光モジュール部図面である。
【図４】本発明照明器具実施形態のＬＥＤベアチップの配列部図面である。
【図５】平面発光モジュールから発生する熱の放熱系図面である。
【図６】用いた蛍光体の蛍光スペクトル強度（相対値）図である。
【図７】用いた蛍光体の蛍光スペクトル強度（相対値）図である。
【図８】用いた蛍光体の蛍光スペクトル強度（相対値）図である。
【図９】得られた擬似太陽光連続スペクトル図である。
【図１０】得られた擬似太陽光連続スペクトル図である。
【図１１】代表的な太陽光スペクトルと代表的な蛍光体スペクトル及び図１０のスペクトルとを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】      本発明の照明装置に関する実施するための形態について記載する。以下、ベアチップ状態の発光素子をＬＥＤベアチップといい、一般に市販されている封止材で封止されている発光素子をＬＥＤ素子という。ＬＥＤからの発光を「励起光」と言い、蛍光体からの発光を「蛍光」と言うことにする。  本発明の照明装置の概念図を図１に示す。また光源モジュール部を図２（Ａ）に示す。縞状の遮蔽壁を有する熱伝導性の高い金属基板の凹部に複数のＬＥＤベアチップ２１を配列し、その励起光により複数のＲＧＢ蛍光体を発光させて蛍光を光源とする平面発光モジュール１０と、平面発光モジュールから発生する熱を拡散し排熱する放熱系３０と、平面発光モジュール１０を点光源として配光性を制御するレンズ系５０とを主として構成する、高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置０１である。
【実施の形態１】
【００２６】    〔ＬＥＤベアチップの実装〕〔平面発光モジュールの構造及び機能〕  本発明にかかる平面発光モジュールの概略構成を図２（Ａ），（Ｂ）、３、４に示す。平行な縞状に仕切る遮蔽壁１４を有する金属基板１２の凹部表面にＬＥＤベアチップ２１を直接接合し、シリーズに接続し、ＬＥＤベアチップを駆動・制御する回路基板２３と接続する。遮蔽壁１４は、配列したＬＥＤベアチップからの励起光が、蛍光体透明シート２５の方向に導かれる作用、ＬＥＤベアチップから発生する熱を拡散する作用などを持つ。その形状は図に示した矩形に限定されるものではなく、先細りのフィン形状などの熱輸送を金属基板の方向に規制するものも好ましい。  内部反射枠１８の一部は回路基板２３と接するが、その一部は金属基板１２とを透明封止剤で固定・密着する構造とし、内部反射枠１８にはＲ・Ｇ・Ｂ蛍光体２６・２７・２８をそれぞれモザイク状に印刷した蛍光体透明シート２５を交換するための挿入口１９を備えている。また、内部反射枠１８を上下に分割できるようにし、その嵌合部を１９とする。この場合は、内部反射枠１８の上部に蛍光体透明シート２５を取り付けておく。  内部反射枠１８は、ＬＥＤベアチップからの照射光を有効に、効率よく蛍光体に照射すると共に発生した熱を放熱系３０に伝導する機能も持っている。放熱系の概略図を図５に示す。
【００２７】  金属基板１２の凹部表面に直接接合するＬＥＤベアチップについて、紫外線ＬＥＤベアチップ、青色ＬＥＤベアチップ、緑色ＬＥＤベアチップ、赤色ＬＥＤベアチップなど種々のＬＥＤベアチップを取り混ぜて使用することもできるが、高輝度、大出力を得ること、制御を容易にすること、取り扱いが容易なこと、安全・衛生面を考慮することなどの観点から、青色ＬＥＤベアチップ及び／又は紫色ＬＥＤベアチップを主として使用することが望ましい。
【００２８】  まず、（７０〜３００）ｍｍ×（７０〜１６８〜３００）ｍｍの銅板の金属基板１２を用いて、遮蔽壁ピッチ（３．５〜７〜９）ｍｍとしＬＥＤベアチップの配列ピッチを（２〜３．５〜５）ｍｍとする。  次いで、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍに励起光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップを用意する。たとえば、設定出力から算定される数のＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを用意する。７２ｍｍの正方形の銅板の金属基板１２を用いて、遮蔽壁ピッチ７ｍｍとして青色ＬＥＤベアチップをシリーズに接続する場合、その配列ピッチを約３．５ｍｍとすると、２００個の青色ＬＥＤベアチップを用意することになる。これを３Ｖ、３５０ｍＡで駆動すると、約２００Ｗの大出力となり、波長４５０〜４６０ｎｍ、光強度７４Ｗを蛍光体に与える。７２ｍｍの正方形の銅板の金属基板１２を用いて、遮蔽壁ピッチ５ｍｍとして青色ＬＥＤベアチップの配列ピッチを２ｍｍとすると、４９０個で約５００Ｗの大出力となり、波長４５０〜４６０ｎｍ、光強度１４８Ｗを蛍光体に与える。最大ＬＥＤの実装数は、６０×１５０＝９，０００個となる。かなわち、９ＫＷの大出力となる。
【００２９】また、ＯＢＬ−ＣＨ６０６０  ４ＸＸＢＸＸシリーズのＧｅｎｅＬｉｔｅ社ＯＢＬ−ＣＨ６０６０  ４ＸＸＢＸＸシリーズの青色ＬＥＤベアチップを用いると、チップサイズが１．５×１．５ｍｍであるので、遮蔽壁ピッチ７ｍｍ、配列ピッチを３．５ｍｍとし、２００個の青色ＬＥＤベアチップを集積する。これを３Ｖ、７００ｍＡで駆動すると、約４００Ｗの大出力を蛍光体に与える。
【００３０】  三菱化学社製ＸＣＧ−７００−Ｄの紫色ＬＥＤベアチップを用意する。これは、波長３９５〜４１３ｎｍに発光のピークを有する紫色ＬＥＤベアチップであり、「ｍ面−ＧａＮ基板」の製造技術を確立し、従来のスライスＧａＮ基板に比べて電気特性に優れ、励起光効率が大幅に向上、ＲＧＢ蛍光体など各部材のさらなる性能向上と合わせ、既存白色ＬＥＤ製品と比較し３倍の発光効率の実現していることから、検討した。
【００３１】  ＧｅｎｅＬｉｔｅ社製の青色ＬＥＤベアチップ（ピーク波長４５５ｎｍ）及び三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップからの励起光（ピーク波長４００ｎｍ）に対する各社の蛍光体の蛍光スベクトルを測定する。測定にはコニカミノルタ製色彩輝度計ＣＳ−２０００を使用した。以下、蛍光スペクトル強度（相対値）測定も同様である。大塚電子株式会社ＭＣＰＤ７０００積分球を用いて半値幅を測定した。
【００３２】  まず、青色から緑色に蛍光波長ピークを持つ蛍光体を選択した。波長５１０ｎｍ〜５２０ｎｍに蛍光のピークを有する緑蛍光体、例えば、三菱化学（株）製ＣａＳＣ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体粉末ＢＧ−３０１Ｂ（ピーク波長５１８ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝１００ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度測定した。最も高いスペクトル強度を１として正規化したものを図６に示す。以下図６のデータは同様に正規化したものである。
【００３３】  波長５２０ｎｍ〜５３０ｎｍに蛍光のピークを有する緑蛍光体、例えば、三菱化学（株）製（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体粉末ＢＧ−２０１Ｂ（ピーク波長５２８ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝６７ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図６に示す。
【００３４】  波長５３５ｎｍ〜５５０ｎｍに発光のピークを有する緑蛍光体、例えば、電気化学（株）製のナイトライド系（βサイアロン）蛍光体粉末ＧＲ−２４０（ピーク波長５４１ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝５３ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図７に示す。
【００３５】  波長５２０ｎｍ〜５３０ｎｍに蛍光のピークを有する緑色蛍光体、例えば、三菱化学（株）製（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体粉末ＶＧ−２０１Ｂ（ピーク波長５２８ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝６７ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これに三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４００ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。  波長４３０ｎｍ〜５００ｎｍに蛍光のピークを有する青色蛍光体、例えば、三菱化学（株）製（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ蛍光体粉末ＶＢ−１０１Ｂ（ピーク波長４５５ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝５１ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これに三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４００ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図６に示す。
【００３６】  次いで、黄色に波長ピークを持つ蛍光体を選択した。波長５９０ｎｍから６００ｎｍに発光のピークを有する黄色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系（αサイアロン）蛍光体粉末ＹＬ−Ｃ１９０（ピーク波長５９１ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝８３ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図７に示す。
【００３７】  波長６２０ｎｍ〜６３０ｎｍに発光のピークを有する赤色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）Ｒｅ−ｓａｍｐｌｅ  Ｙ１（ピーク波長６２６ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝８９ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。  これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図７に示す。  波長６３０ｎｍ〜６５０ｎｍに発光のピークを有する赤色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）Ｒｅ−ｓａｍｐｌｅ  Ｘ１（ピーク波長６４６ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝９４ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。  これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図７に示す。
【００３８】  更に、蛍光の波長半値幅が１００ｎｍ以上の蛍光体を用意する。  α−サイアロンは，一般式ＣａｐＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｅｕで表される蛍光体である。  電気化学（株）製ナイトライド系（αサイアロン）蛍光体粉末Ｒｅ−ｓａｍｐｌｅ  Ｙ３（ピーク波長６４５ｎｍ、半値幅１１２ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図８に示す。  三菱化学（株）製（ＣａＳｉＡｌ（ＯＮ）３：Ｅｕ）蛍光体粉末ＶＲ−１０３Ｂ（ピーク波長６３８ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝１２５ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これに三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４００ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。
【００３９】  電気化学（株）製ナイトライド系（αサイアロン）蛍光体粉末ＯＲ−ｓａｍｐｌｅ  Ｋ（ピーク波長５９６ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ１３４ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図８に示す。
【００４０】  バリウムージルコニウムーシリコン酸化物蛍光体粉末（Ｓｒ，Ｂａ，Ｅｕ）２ＳｉＯ４（ピーク波長５６３ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝１１１ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これにＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４５５ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図８に示す。
【００４１】  バリウムージルコニウムーシリコン酸化物蛍光体粉末（Ｂａ，Ｅｕ）ＺｒＳｉ３Ｏ９（ピーク波長４８０ｎｍ、半値幅ＦＷＨＭ＝４８ｎｍ）を８ｗｔ％の割合でシリコーン系封止材に分散させた蛍光体を厚み１．０ｍｍの塗膜に作成した。これに三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを電圧３Ｖで駆動させて、発光した励起光（ピーク波長４００ｎｍ）を照射し、蛍光スペクトル強度（相対値）測定した。図８に示す。
【００４２】透明体２４は、ガラス、熱伝導性フィルム又は、それらに金属を蒸着したもの、あるいは熱伝導性のある網目状のものとの複合したものを用いるとことも好ましい。  シリコーン系樹脂に８ｗｔ％の割合で蛍光体を混入し、脱泡・消泡しながら混練する。これを、ロールコートを用いて０．５〜３．５ｍｍの厚みに成形する。１５０℃程度でキュアさせて塗膜を作成する。これを任意のサイズにカットする。これらの蛍光体フィルム２９を５，６種類用いるので、透明体２４のサイズに合わせて、カットサイズを決める。  蛍光体フィルム２９の総面積が蛍光強度に比例するので、任意の黒体温度に対応するスペクトルに見合う構成比を算出し、透明体２４に挟んで平面発光モジュール１０を作成する。
【実施例１】
【００４３】  蛍光体粉末ＢＧ−２０１Ｂ、蛍光体粉末ＹＬ−Ｃ１９０、蛍光体粉末ＢＧ−３０１Ｂ、蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）Ｒｅ−ｓａｍｐｌｅ  Ｘ１、蛍光体粉末（Ｂａ，Ｅｕ）ＺｒＳｉ３Ｏ９の厚み１．０ｍｍの塗膜を、１１０ｍｍ四方のガラス板の上に前記５色のストライプ状発光ゾーンを６セット繰り返し、敷き詰める。これらの蛍光体の発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭは１００ｎｍ未満のものである。  ２１０ｍｍ×１６８ｍｍの銅板の金属基板１２を用いて、遮蔽壁ピッチを３．５ｍｍとして、三十列配置した。そしてＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを４０個シリーズに接続し、その配列ピッチを２．５ｍｍとした。二十四列９６０個の青色ＬＥＤベアチップと三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを六列２４０個で構成した。各々のＬＥＤチップを３Ｖ、３５０ｍＡで駆動し、ＬＥＤチップへの全投入電力を約１２６０Ｗとした。  放熱系３０は、ヒートパイプ及び放熱フィンとした。金属基板１０の裏面温度は７５度Ｃ、放熱系３０の表面温度共に６０度Ｃ以下であり、実用上問題ない温度であることを確認した。蛍光スペクトル強度を測定した。図９に示す。波長４８０〜６００ｎｍの領域で多少の凹凸はあるもののほぼフラットな連続スペクトルである大出力の黒体輻射スペクトルに準じた可視光擬太陽光スペクトルを得ることができた。
【実施例２】
【００４４】  蛍光体粉末ＧＲ−２４０、蛍光体粉末ＢＧ−２０１Ｂ、蛍光体粉末ＹＬ−Ｃ１９０、蛍光体粉末ＢＧ−３０１Ｂ、蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）Ｒｅ−ｓａｍｐｌｅ  Ｘ１、蛍光体粉末（Ｂａ，Ｅｕ）ＺｒＳｉ３Ｏ９の厚み１．０ｍｍの塗膜を、１１０ｍｍ四方のガラス板の上に前記６色のストライプ状発光ゾーンを５セット繰り返し、敷き詰める以外は、実施例１と同様に実施した。これらの蛍光体の発光スペクトルの半値幅ＦＷＨＭは１００ｎｍを超えるものである。  ２１０ｍｍ×１６８ｍｍの銅板の金属基板１２を用いて、遮蔽壁ピッチを３．５ｍｍとして、三十列配置した。またＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを４０個シリーズに接続し、その配列ピッチを２．５ｍｍとした。二十五列１０００個の青色ＬＥＤベアチップと三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップを五列２００個で構成した。各々のＬＥＤチップを３Ｖ、３５０ｍＡで駆動し、ＬＥＤチップへの全投入電力を約１２６０Ｗとした。  放熱系３０は、ヒートパイプ及び放熱フィンとした。金属基板１０の裏面温度は７５度Ｃ、放熱系３０の表面温度共に６０度Ｃ以下であり、実用上問題ない温度であることを確認した。蛍光スペクトル強度を測定した。図１０に示す。波長４７０〜６００ｎｍの領域でほぼフラットな連続スペクトルである大出力の黒体輻射スペクトルに準じた可視光擬太陽光スペクトルを得ることができた。代表的な太陽光スペクトルと代表的な蛍光体のスペクトル及び図１０のスペクトルとを比較したものを図１１に示す。
【実施の形態２】
【００４５】  〔ＬＥＤベアチップの実装〕  本実施例では熱伝導率の高いＡｕ薄膜（図示せず）をＬＥＤベアチップの実装面および対応する金属基板表面上に形成し、チップボンダーにより金属接合し、固定する。  熱伝導性の高い金属板（たとえば厚み１．０〜３．５ｍｍ、幅５０〜７２〜１５０ｍｍの銅板）にピッチ３〜７〜１５ｍｍの平行な縞状に仕切る遮蔽壁１４（たとえば厚み１．０〜３．５ｍｍ、高さ１．５〜３．５ｍｍ）を有する金属基板１２を準備する。平行な縞状に仕切る遮蔽壁１４は、直線でも、曲線の形状であっても良い。  熱伝導性の高い金属板として、例えば銅基板やアルミニウム基板を用いる。より詳しくは、熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）が１００〜１０，００の範囲である金属、合金、半導体化合物、炭素のそれぞれを板状にしたものから選ばれた少なくとも一つのものを含む。とくに、金属基板が、真鍮、窒化アルミニウム、ガリウムナイトライド、アルミニウム、金、銀、銅、石炭、グラアァイト、ダイヤモンド、グラフィンから選ばれた少なくとも一つのものが好ましい。  平行な縞状に仕切る遮蔽壁１４を有する金属基板１２上の凹部表面にＬＥＤベアチップ２１チップボンダーにより金属接合し、固定する。ＬＥＤベアチップ２１に電圧を供給するための回路線を有する回路基板２３を固定し、回路基板上の電極パッドおよびチップ上の電極パッド間をＡｕワイヤ線２２によりワイヤボンディングを行う。
【００４６】  放熱系は、ヒートパイプ３４及び放熱フィン３２並びに内部反射枠とから主として構成される。図５に概略図を示す。  ヒートパイプ３４及び放熱フィン３２は金属基板１２のＬＥＤベアチップ２１実装と反対の面に連結され、例えばヒートパイプ３４はＣｕにＮｉメッキ処理をしたものを、放熱フィン３２はＡｌに黒色アルマイト処理したものを使用した。ヒートパイプ３４を金属基板１２内に埋め込む形態としているが、金属基板１２にヒートパイプ３４を接合する構造としても良い。ヒートパイプ３４は放熱フィン３２に圧入接合しているが、他の熱抵抗の小さい接合の工法も可能である。更に金属基板１２に取り付け金具３８を連結することにより、取付け金具３８も放熱性向上に寄与するため、有効であった。
【００４７】  ワイヤボンディング後チップ実装領域にシリコーン系封止樹脂を封止材として、ＬＥＤベアチップ２１と接触しつつ、覆うように充填し、この後、例えば１５０℃程度でキュアさせて封止材の層２０を形成する。封止材の層２０はＬＥＤベアチップ１２の表面と略平行になるように形成することにより、優れた平面発光する光源を実現することができた。シリコーン系封止樹脂の代わりにエポキシ系樹脂、その他耐熱性、耐光性を持つ樹脂を用いても良い。
【００４８】  高輝度、大出力を得ること、制御を容易にすること、取り扱いが容易なこと、安全・衛生面を考慮することなどの観点から、青色ＬＥＤベアチップ及び／又は紫色ＬＥＤベアチップを主として使用した。  ２１０ｍｍ＊１６８ｍｍの銅板の金属基板１０を用いて、遮蔽壁ピッチを３．５ｍｍとして、三十列配置した。またＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣ１０の青色ＬＥＤベアチップを４０個シリーズに接続し、その配列ピッチを２．５ｍｍとした。この場合全体として１２００個のＬＥＤチップ数となり、ＬＥＤチップへの全投入電力は約１２６０Ｗとなる。  放熱系は、ヒートパイプ３４及び放熱フィン３２とした。金属基板１０の裏面温度は７５度Ｃ、熱輸送系３０の表面温度共に６０度Ｃ以下であり、実用上問題ない温度であることを確認した。  また、青色ＬＥＤベアチップの配列ピッチを１．５ｍｍとし、１２００個のＬＥＤチップ数にすると、金属銅基板１０の裏面温度は９０°Ｃまで上昇した。１００度Ｃ以下であり、長期間使用で実用上問題とならない。
【符号の説明】
【００４９】１      黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置１０    平面発光モジュール１２    金属基板１４    遮蔽壁１６    封止枠１８    内部反射枠１９    挿入口又は内部反射枠分割嵌合部２０    封止材の層２１    ＬＥＤベアチップ２２    Ａｕワイヤ線２３    回路基板２４    透明体２５    蛍光体透明シート２６    Ｒ蛍光体２７    Ｇ蛍光体２８    Ｂ蛍光体２９    蛍光体フィルム３０    放熱系３２    ヒートシンク又は放熱フィン３４    ヒートパイプ３６    金属ネジ３８    取り付け金具５０    レンズ系５０５２    レンズ５４    支柱５６    外部反射枠
【図１】
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【図２（Ａ）】
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【図２（Ｂ）】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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