(57)【要約】【課題】  波長変換カバーで波長変換される光の輝度をほぼ均一にできるとともに蛍光体及び発光ダイオード素子の長寿命化を図る。【解決手段】  近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子１２を有するＬＥＤ発光部６と、発光ダイオード素子１２が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子１２と対向する平面部１６を有し、発光ダイオード素子１２から放射される光を波長変換する蛍光体１５を平面部１６に設けた波長変換カバー９とを備える。【選択図】        図１
2006156187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記平面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記曲面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
蛍光部材の膜厚を、ＬＥＤ発光部から放射される光の照度が大きいところで薄く、小さいところで厚くすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
蛍光部材が設けられる面にこの蛍光部材を塗布する凹部を設け、この凹部の深さにより前記蛍光部材の膜厚を制御することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
波長変換カバーにおいて蛍光部材が設けられる面と反対側の面にレンズを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
ＬＥＤ発光部が発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される発光ダイオード素子及びこの発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を有するＬＥＤ発光部と、
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記平面部及び前記側面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
一端に口金が設けられ、他端に向けてラッパ状に拡がる電球外郭部と、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置と、
前記電球外郭部の他端に設けられ、前記ＬＥＤ光源装置が実装される光源装置実装基板と、
前記電球外郭部の他端に設けられ、前記基板及び前記ＬＥＤ光源装置を密閉して覆う透光性カバーと、
を備えたＬＥＤ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換してランプ等の光源とするＬＥＤ光源装置及びこのＬＥＤ光源装置を用いたＬＥＤ電球に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ光源装置においては、発光ダイオードが放射する青色光を蛍光材で励起させて白色光などに波長変換するように構成している（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１６７６４１号公報（第３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＬＥＤ光源装置によれば、発光ダイオード素子を平面状に実装してなる発光器本体と、この発光器本体において発光ダイオード素子の周囲に装着された蛍光材入りの第１のドーム状キャップ部材とを備え、発光ダイオード素子から出た光は第１のドーム状キャップ部材に入射し、第１のドーム状キャップ部材内部の蛍光材が励起されてその固有の蛍光を発し、第１のドーム状キャップ部材に入射した光の一部は第１のドーム状キャップ部材を透過して、蛍光材で発した蛍光と第１のドーム状キャップ部材を透過した光とを混合させて混合色光を得ていた。しかし、発光ダイオード素子と蛍光材との距離が第１のドーム状キャップ部材における発光ダイオード素子の発する光の入射位置により異なり、また、発光ダイオード素子から放射される光の強度が放射する方向により異なるため、発光ダイオードの光の照度が第１のドームの入射位置により異なり、その結果、第１のドームの透過位置により波長変換された光の輝度にムラが生じるという問題点があった。また、輝度のムラを低減するためにドーム状キャップ部材に混入する蛍光材の量を発光ダイオードの発する光の照度に応じて調整することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、波長変換された光の光源部位置の違いによる輝度ムラの少ないＬＥＤ光源装置およびこれを用いたＬＥＤ電球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】
この発明に係るＬＥＤ光源装置は、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。
【０００７】
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を曲面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。
【０００８】
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される発光ダイオード素子及びこの発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部及び側面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。
【０００９】
この発明に係るＬＥＤ電球は、一端に口金が設けられ、他端に向けてラッパ状に拡がる電球外郭部と、上記のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置と、電球外郭部の他端に設けられ、ＬＥＤ光源装置が実装される光源装置実装基板と、電球外郭部の他端に設けられ、基板及びＬＥＤ光源装置を密閉して覆う透光性カバーとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るＬＥＤ光源装置は、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置に違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。
【００１１】
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を曲面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに略平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置の違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。
【００１２】
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される発光ダイオード素子及びこの発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を有するＬＥＤ発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部及び側面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置の違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。さらに、発光ダイオード素子から波長変換カバーの側面部方向に放射される光についても側面部に設けられた蛍光部材により波長変換されるので、効率のよい光源装置を得られる効果がある。
【００１３】
また、この発明に係るＬＥＤ電球は、一端に口金が設けられ、他端に向けてラッパ状に拡がる電球外郭部と、上記のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置と、電球外郭部の他端に設けられ、ＬＥＤ光源装置が実装される光源装置実装基板と、電球外郭部の他端に設けられ、基板及びＬＥＤ光源装置を密閉して覆う透光性カバーとを備えたので、輝度ムラの少ないＬＥＤ光源装置により効率のよいＬＥＤ電球が得られる効果がある。また、ＬＥＤ光源装置において波長変換カバーの発光ダイオード素子と対向する面に蛍光部材を設けたので、透光性カバーが破損しても発光ダイオード素子の放射する近紫外光または青光が直接ＬＥＤ電球の外部に放射されることがなく、安全性の高いＬＥＤ電球が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１〜図８は、この実施の形態におけるＬＥＤ電球の構成を示す図であり、図１、図３は、ＬＥＤ電球の一部破断断面図、図２、図４はＬＥＤ電球の分解斜視図、図５、図６、図７は波長変換カバーの断面図、図８は点光源の光出力特性と被照射物の水平照度と鉛直面照度の関係を示す図である。
【００１５】
図１、図２に示すＬＥＤ電球１の外郭は、両端が開口されるラッパ形状の電球外郭部２の一端である小径開口部に電気的に絶縁する中空リング状の絶縁部３を介して商用電源が給電される口金４を配置し、電球外郭部２の他端である大径開口部に半球状のガラスなどからなる透光性カバー５を配置して構成している。この透光性カバー５は電球外郭部２の大径開口部に取り付けられて、外部から埃などが後述するＬＥＤ発光部６に付着するのを防止し、またユーザーが電極などに触れ感電するのを防止している。
【００１６】
ＬＥＤ発光部６は、平面状に配設され近紫外光を出力する複数の発光ダイオード素子１２と、この発光ダイオード素子１２が実装される平面部と、この平面部の周縁を斜めに起こした略すり鉢状のセラミックなどからなる発光ダイオード素子実装基板１３とを備え、発光ダイオード素子１２を発光ダイオード素子実装基板１３の平面部の略中央に配置するように取り付ける。この発光ダイオード素子１２をシリコン系の樹脂など耐紫外特性がよい透明な封止樹脂１４で発光ダイオード素子１２の表面を封止して、発光ダイオード素子１２と空気の屈折率の違いによる近紫外光の全反射を軽減させて、発光ダイオード素子１２の内部で発生する近紫外光を効率よく発光ダイオード素子１２の外部に放射させる。
【００１７】
電球外郭部２の大径開口部の内側側壁部に断面がＬ字形状のリング７を当接させて嵌め込まれ、このＬ字形状のリング７に、ＬＥＤ発光部６と後述する波長変換カバー９とを備えたＬＥＤ光源装置を実装するための光源装置実装基板であるアルミ基板８が取り付けられている。
【００１８】
アルミ基板８には、アルミ基板８の透光性カバー５側に配設された配線パターン上に複数のＬＥＤ発光部６とこのＬＥＤ発光部６から出力される近紫外光を白色光に変換する波長変換カバー９とを備えたＬＥＤ光源装置とが実装され、波長変換カバー９を取り付けるカバー取付穴１０が設けられている。
【００１９】
電球外郭部２の内部には、ＬＥＤ発光部６を駆動するための電源回路１１が備えられ、電源回路１１は口金４に給電される商用電源を変換してアルミ基板８に配設された配線パターンを介してＬＥＤ発光部６に電力を給電して、ＬＥＤ発光部６から近紫外光を出力する。
【００２０】
波長変換カバー９は、近紫外光を白色光に変換するための、たとえば赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した蛍光部材である蛍光体１５が塗布される円形平面部１６と、円形平面部１６の周縁の対向する位置から外側に突出される一対のＬ字形状の取付部１７を備え、突出させるＬ字形状の先端部は、円形平面部１６から外側に略直角に突出してアルミ基板８に取り付ける基板取付穴１８を備えている。アルミ基板８のカバー取付穴１０と波長変換カバー９の基板取付穴１８を用いてネジ止めなどにより、波長変換カバー９とアルミ基板８とがスペーサ１０ａを介して固定される。円形平面部１６は、複数の発光ダイオード素子１２が配設される面から略平行で所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子１２と対向している。
【００２１】
なお、波長変換カバー９の取付部１７を２ヶ所としたが、波長変換カバー９をアルミ基板８に略平行に取り付けることができればよく、取付部１７を３ヶ所設けてもよい。
【００２２】
また、図３、図４に示す波長変換カバー９及びアルミ基板８のように、波長変換カバー９の取付部１７の先端部を係止片１８ａにしてアルミ基板８のカバー取付穴１０に嵌合させるようにし、波長変換カバー９の取付部１７とは異なる周縁に固定爪１９を備えて、ＬＥＤ発光部６と波長変換カバー９の円形平面部１６とを略一定の間隔にするように固定してもよい。
【００２３】
図５は蛍光体１５が塗布される波長変換カバー９の断面図を示しており、蛍光体１５が設けられる円形平面部１６に複数の凹部が形成され、この凹部に蛍光体１５が塗布される。これらの凹部は各ＬＥＤ発光部６から近紫外光が照射される位置にあり、各凹部の直径は対応するＬＥＤ発光部６から照射される近紫外光の照度分布に基づき適宜設定される。凹部に蛍光体１５を塗布し、凹部の深さを適宜選択することにより、平面に塗布する場合と比較し、塗布される蛍光体１５の膜厚を容易に制御することができる。蛍光体１５の膜厚が厚いところでは波長変換される光の強度が高められるので、蛍光体１５に照射される近紫外光の照度に応じて蛍光体１５の膜厚を調整することにより、均一な輝度の白色光に変換することができる。
【００２４】
なお、波長変換カバー９に蛍光体１５を塗布することなく、波長変換カバー９を形成する樹脂などの材料に蛍光体１５を混ぜ合せてもよい。
【００２５】
また、図６、図７に示す波長変換カバー９のように、波長変換カバー９の円形平面部の蛍光体１５を塗布する面と反対側の面にレンズ２０を備えると、蛍光体１５によって変換した白色光をこのレンズ２０によって集光する、或いは所定方向へ光を配光・拡散するなど、光学設計の自由度を大きくすることができる。
【００２６】
各発光ダイオード素子１２は非常に小さいのでそれぞれ点光源とみなすものとすると、点光源の光出力と照度との関係は図８及び（１）式のようになる。図８は、被照射面から高さｈに配置される光源Ｌの光出力と、光源Ｌの直下方向から角度θの方向の被照射面上のＰ点における各種照度との関係を示している。
Ｅｈ＝（Ｉθ／ｌ２）・ｃｏｓθ  ・・・  （１）
ここで、ＥｈはＰ点における直射水平面照度、Ｉθはθ方向の光度（ｃｄ）、ｌは点光源からＰ点までの距離（ｍ）、θはＰ点における入射角である。
【００２７】
（１）式より、直射水平面照度Ｅｈは、ＬＥＤ発光部６からθ方向に放射される光度Ｉθに比例し、距離ｌの自乗に反比例することがわかる。一方、蛍光体１５に照射される光出力である直射水平面照度が大きくなると、蛍光体１５により励起されて出力される白色光も大きくなることが知られている。光源Ｌから凹部の外周を見込むθの範囲で光度Ｉθがほぼ一様であるとし、そのθの範囲で距離ｌの変化が小さく、ｃｏｓθの値の変化も小さいとすると、光源Ｌから凹部の外周を見込むθの範囲で直射水平面照Ｅｈがほぼ均一となり、蛍光体１５により励起される白色光の輝度もほぼ均一となり、輝度ムラの小さいＬＥＤ光源装置が得られる。
【００２８】
また、電球外郭部２の大径開口部を透光性カバー５で覆っているので、ＬＥＤ発光部６に埃などが付着するのを防止でき、ユーザーが電極などに触れて感電するのを防止できる。
【００２９】
また、発光ダイオード素子１２の表面を封止している封止樹脂１４は湿度によって劣化するが、透光性カバー５と電球外郭部２とにより封止樹脂１４を防湿するので、封止樹脂１４を長寿命化することができる。
【００３０】
また、ＬＥＤ発光部６から近紫外光が照射される部分に蛍光体１５が塗布されるので、発光ダイオード素子１２の配設される面と蛍光体塗布面との距離を小さくすることにより波長変換カバー９を小型化でき、さらに蛍光体１５の塗布量を少なくすることができる。
【００３１】
また、ＬＥＤ発光部６は発光することで熱が発生し、また近紫外光を蛍光体１５に照射して蛍光体１５を励起させると発熱をする。この発熱が大きくなるとＬＥＤ発光部６の寿命が短くなるばかりでなく、発光ダイオード素子１２を封止している封止樹脂１４が劣化してＬＥＤ発光部６から照射される近紫外光が弱くなるが、ＬＥＤ発光部６と蛍光体１５を密着させずに所定の距離隔てているので、蛍光体１５を励起するときにストークスシフトにより発生する熱がＬＥＤ発光部６に与える影響を抑えることができ、ＬＥＤ発光部６を長寿命化することができる。ここで所定の距離とは、蛍光体１５で生じる発熱が発光ダイオード素子１２を劣化させない範囲で小さい距離である。
【００３２】
また、電球外郭部２と、電球外郭部２の大径開口部の内側側壁部に当接されるＬ字形状のリング７をアルミニウムなどの熱伝導率がよく放熱性のある材質を用いれば、ＬＥＤ発光部６から発生する熱は、アルミ基板８、リング７、電球外郭部２へと熱が伝えられて電球外郭部２から外気に熱が放射され、ＬＥＤ発光部６の発光効率がよくなり光出力が向上する。
【００３３】
また、ＬＥＤ発光部６から出力される近紫外光は波長変換カバー９と透光性カバー５を透過して出力されるので、外部から衝撃を受けて透光性カバー５が割れてもＬＥＤ発光部６は波長変換カバー９で覆われている。したがって、ＬＥＤ発光部６から出力される近紫外線光が直接外部へ出力されることがない２重安全構造となっており、より安全性が向上している。
【００３４】
なお、本実施の形態において、近紫外光を出力する発光ダイオード素子１２について説明したが、青色光を出力する発光ダイオード素子１２ａを用いてもよい。この場合、青色光を照射するとき黄色光に変換する蛍光体１５ａを用いれば、この蛍光体１５ａを透過する青色光とこの蛍光体１５ａで励起されて発光する黄色光とが混合されて白色光を得ることができる。
【００３５】
また、赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した白色光に変換する蛍光体１５について説明したが、赤、緑、青の光に変換するそれぞれの蛍光体１５の混合比を変えて、例えば電球色の光に変換する蛍光体１５ｂなどを用いてもよい。
【００３６】
また、ＬＥＤ発光部６の放熱を効率よくするためにアルミ基板８にＬＥＤ発光部６を取り付けた例を示したが、ＬＥＤ発光部６の放熱が充分にできるときは、ガラスエポキシ基板などに取り付けてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
図９〜図１１は、この実施の形態におけるＬＥＤ電球の構成を示す図である。
本実施の形態は実施の形態１の波長変換カバー９をペン皿形状にし、アルミ基板８上に発光ダイオード素子実装基板１３を用いずに発光ダイオード素子１２ｂを実装し、その表面を封止樹脂１４ａで封止したＬＥＤ発光部としてのＬＥＤ光源素子モジュール２１を構成したものである。
【００３８】
図９はＬＥＤ電球の分解斜視図、図１０は波長変換カバーの断面図、図１１はＬＥＤ光源素子モジュールの配光特性を示す図であり、実施の形態１と同じ部分は同符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
ＬＥＤ電球１の外郭は口金４、電球外郭部２、透光性カバー５で構成されており、電球外郭部２の内部に電源回路１１を備え、電球外郭部２の大径開口部にリング７を当接させて取り付け、このリング７にアルミ基板８を取り付けている。アルミ基板８上には絶縁層を備えており、絶縁層には通電するための配線パターンが印刷されている。
【００４０】
この配線パターン上に近紫外光を発光する発光ダイオード素子１２ｂに形成される略球状のバンプを使ってフリップチップ接続して、発光ダイオード素子１２ｂが略中央に配置するように封止樹脂１４ａを半球状にポッティングしてＬＥＤ光源素子モジュール２１を構成している。
【００４１】
図１０は、このＬＥＤ光源素子モジュール２１から出力される近紫外光を白色光に変換するペン皿形状の波長変換カバー９ａを示しており、アルミ基板８に備えられる。
【００４２】
波長変換カバー９ａはペン皿形状に形成され、円形平面部１６と、円形平面部１６の外周に接続する側面部であるペン皿側面部２２とを備える。ペン皿側面部２２の先端部には、ペン皿側面部２２の開口枠の対向する位置から突出する一対の基板取付部１８を備え、円形平面部１６とペン皿側面部２２の内側に蛍光体１５が塗布されている。
【００４３】
図１１はＬＥＤ光源モジュール２１の配光特性の一例を示しており、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面から鉛直方向を９０°としたときの配光である。この図から、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面から約１１°〜約２０°及び約１６０°〜約１６９°の範囲（略側面方向）、約４７°〜約１３３°範囲（鉛直方向）は光出力が高く、約２０°〜約４７°及び約１３３°〜約１６０°の範囲（斜め方向）は光出力が弱いことが明らかである。
【００４４】
ここで、蛍光体１５に照射される光の照度が大きいほど励起される白色光の輝度が高くなる特性がある。ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面に対し鉛直方向、略側面方向が特に強く出力され、斜め方向は弱い出力であるので、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面に対し鉛直方向にあたる波長変換カバー９ａの円形平面部１６の蛍光体塗布量を少なくして蛍光体１５の膜厚を薄くし、斜め方向にあたる周辺部分は蛍光体塗布量を多くして蛍光体１５の膜厚を厚くする。
【００４５】
このように波長変換カバー９ａに塗布する蛍光体１５の膜厚を変えると、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から照射される光の照度の小さい部分は蛍光体１５の膜厚が厚く、照度の大きい部分は蛍光体１５の膜厚が薄くなるので、波長変換カバー９ａの蛍光体１５で変換される光の輝度のバランスがとれるので、より輝度ムラの少ない白色光を得ることができる。なお、蛍光体１５の膜厚を薄くすると蛍光体１５を透過する紫外光が増加するので、波長変換カバー９ａの可視光出力面に紫外光吸収膜または紫外光反射膜を備えるとよい。
【００４６】
また、ペン皿側面部２２に蛍光体１５を塗布することで、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から発光される近紫外光の約１１°〜約２０°及び約１６０°〜約１６９°の近紫外光がペン皿側面部２２に照射されて白色光を得ることができ、効率がよく、広い角度にわたり光を照射できるＬＥＤ光源装置を得ることができる。
【００４７】
このように蛍光体１５の膜厚を制御したＬＥＤ光源装置を備えることにより、それぞれのＬＥＤ光源素子モジュール２１から照射される近紫外光は、波長変換カバー９ａで光出力のバランスのよい白色光に変換され、またＬＥＤ光源素子モジュール２１から略側面方向へ照射される近紫外光はペン皿側面部２２に塗布される蛍光体１５で白色光に変換されるので、光出力にムラが少なく見栄えがよく、効率のよいＬＥＤ電球を得ることができる。
【００４８】
また、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面に対し鉛直方向、略側面方向が特に強く出力され、斜め方向は弱い出力であるので、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の小斜面に対し鉛直方向にあたる波長変換カバー９ａの円形平面部１６の蛍光体塗布量を多くして蛍光体１５の膜厚を厚くし、斜め方向にあたる周辺部分は蛍光体塗布量を少なくして蛍光体１５の膜厚を薄くしてもよい。このように波長変換カバー９ａに塗布する蛍光体１５の膜厚を変えると、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から照射される光の照度の小さい部分は蛍光体１５の膜厚が薄く、照度の大きい部分は蛍光体１５の膜厚が厚くなるので、波長変換カバー９ａの蛍光体１５で変換される可視光の出力を大きくすることができる。
なお、この場合可視光を多く得ることができるが輝度ムラが起こるので、波長変換カバー９ａの可視光出力面に光拡散膜などを備えて可視光を拡散して、光の輝度ムラを少なくするようにしてもよい。
【００４９】
また、ＬＥＤ光源素子モジュール２１は発光することで熱が発生し、また近紫外光を蛍光体１５に照射して蛍光体１５を励起させると発熱をする。この発熱が大きくなると発光ダイオード素子１２ｂの寿命が短くなるばかりでなく、発光ダイオード素子１２ｂを封止している封止樹脂１４ａが劣化して発光ダイオード素子１２ｂから照射される近紫外光が弱くなるが、ＬＥＤ光源素子モジュール２１と蛍光体１５は密着せずに離れているので、蛍光体１５を励起するときにストークスシフトにより発生する熱がＬＥＤ光源素子モジュール２１に与える影響を抑えることができ、ＬＥＤ光源素子モジュール２１を長寿命化することができる。
【００５０】
また、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から出力される近紫外光は波長変換カバー９ａと透光性カバー５を透過して出力されるので、外部から衝撃を受けて透光性カバー５が割れてもＬＥＤ光源素子モジュール２１の光は波長変換カバー９ａで覆われている。したがって、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から出力される近紫外線光が直接外部へ出力されることがない２重安全構造となっており、より安全性が向上している。
【００５１】
実施の形態３．
図１２、図１３は、この実施の形態におけるＬＥＤ電球の構成を示す図である。
本実施の形態は実施の形態２のペン皿形状の波長変換カバーを扁平な曲面形状で構成したものである。
【００５２】
図１２は、ＬＥＤ電球の側面断面図を示しており、実施の形態１及び実施の形態２と同じ部分は同符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
ＬＥＤ電球１の外郭は口金４、電球外郭部２、透光性カバー５で構成されており、電球外郭部２の内部に電源回路１１を備え、電球外郭部２の大径開口部にリングを当接させて取り付け、このリングにアルミ基板８を備えている。アルミ基板８上には絶縁層を備えており、絶縁層には通電するための配線パターンが印刷されて、ＬＥＤ光源素子モジュール２１が備えられている。
【００５４】
このＬＥＤ光源素子モジュール２１から出力される近紫外光を白色光に変換するペン皿形状の波長変換カバー９ｂがアルミ基板８に備えられている。
【００５５】
波長変換曲面カバー９ｂは扁平な曲面部２３と、この曲面部２３の周縁の対向する位置から外側に突出させる一対の突出部２４とを備えていて、曲面部２３の内側に赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した蛍光体１５が塗布されている。この突出部２４にはアルミ基板８に取り付ける基板取付穴１８を備えている。
【００５６】
図１１のＬＥＤ光源素子モジュール２１の配光特性から、ＬＥＤ光源素子モジュール２１の照射面の鉛直方向を９０°とするとき、約１１°〜約２０°及び約１６０°〜約１６９°の範囲（略側面方向）、約４７°〜約１３３°の範囲（鉛直方向）は光出力が高く、約２０°〜約４７°及び約１３３°〜約１６０°の範囲（斜め方向）は光出力が弱い。
【００５７】
波長変換カバー９ｂを扁平な曲面部２３で構成することにより、実施の形態２と同様にＬＥＤ光源素子モジュール２１から発光される鉛直方向の近紫外光は、波長変換カバー９ｂの曲面部２３に照射されて蛍光体１５を励起して白色光に変換さられ、ほぼ均一な輝度の白色光を透光面から得ることができる。
【００５８】
また、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から略側面方向へ発光される近紫外光は波長変換カバー９ｂの外枠側の蛍光体１５を励起して白色光に変換することができ、透光面から側面方向を照らすことができる。
【００５９】
このように、波長変換カバー９ｂの透光面が緩やかな曲面で形成されているので、複数のＬＥＤ光源素子モジュール２１から鉛直方向へ照射される近紫外光は、ほぼ均一な輝度の白色光に変換され、また、略側面方向へ照射される近紫外線光が波長変換カバー９ｂの周囲を照射するので、波長変換カバー９ｂから広い角度範囲に光を出力することができ、波長変換カバー９ｂ全体がほぼ均一な輝度の白色光を発するので見栄えがよく、効率のよいＬＥＤ光源装置が得られる。
【００６０】
なお、図１３に示す波長変換カバー９ｃのように、複数のＬＥＤ光源素子モジュール２１から鉛直方向に照射される波長変換カバー９ｃ部分を円形平面部１６ａとし、波長変換カバー９ｃの円形平面部１６ａの周囲を曲面形状の曲面部２３ａとしてもよく、波長変換カバー９ｃの円形平面部１６ａはＬＥＤ光源素子モジュール２１と平行になるのでより均一な輝度の白色光を得ることができ、ＬＥＤ光源素子モジュール２１から略側面方向に放射される近紫外光が波長変換カバー９ｃの曲面部２３ａに照射されて白色光が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
発光ダイオード素子から発光される光で蛍光体を励起して白色光などの可視光を発光する光源に関する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１におけるＬＥＤ電球の一部破断断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるＬＥＤ電球の分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における他のＬＥＤ電球の一部破断断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における他のＬＥＤ電球の分解斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１における波長変換カバーの断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における他の波長変換カバーの断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における他の波長変換カバーの断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における点光源の光出力特性を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるＬＥＤ電球の分解斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における波長変換カバーの断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２におけるＬＥＤ光源素子モジュールの配光特性図である。
【図１２】この発明の実施の形態３におけるＬＥＤ電球の一部破断断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における他のＬＥＤ電球の一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＬＥＤ電球、２  電球外郭部、３  絶縁部、４  口金、５  透光性カバー、６  ＬＥＤ発光部、７  リング、８  光源装置実装基板であるアルミ基板、９、９ａ、９ｂ、９ｃ  波長変換カバー、１０  カバー取付穴、１０ａ  スペーサ、１１  電源回路、１２、１２ａ、１２ｂ  発光ダイオード素子、１３  発光ダイオード素子実装基板、１４、１４ａ  封止樹脂、１５、１５ａ、１５ｂ  蛍光部材である蛍光体、１６  円形平面部、１７  取付部、１８  基板取付穴、１８ａ  係止片、１９  固定爪、２０  レンズ、２１  ＬＥＤ光源素子モジュール、２２  側面部であるペン皿側面部、２３、２３ａ  曲面部、２４  突出部。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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