(57)【要約】【課題】  色再現性のよい白色光を出すＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】  本ＬＥＤ発光装置は、青色光を放射する青色ＬＥＤチップ１００と、青色ＬＥＤチップ１００の近傍に配置された赤色光を放射する赤色ＬＥＤチップ１１０と、青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０の発光部を覆う黄色蛍光体含有部材１２０とを備え、これにより色再現性のよい白色光を出す。黄色蛍光体含有部材１２０の上部には各色を混色するための混色手段として光拡散部材１８０を設けることができる。白色光の色バランスが損なわれないようにするため、青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０の入力電流の調整を行う電流調整回路を備えることができる。【選択図】  図１
2006080334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を放射する青色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップの発光部を覆う黄色蛍光体含有部材とを備えたＬＥＤ発光装置であって、前記青色ＬＥＤチップの近傍に赤色光を放射する赤色ＬＥＤチップを備えたことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記黄色蛍光体含有部材がさらに前記赤色ＬＥＤチップの発光部を覆っていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記黄色蛍光体含有部材の上部に前記各色を混色するための混色手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
青色光を放射する青色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップの発光部を覆う黄色蛍光体含有部材とを備えた白色ＬＥＤデバイスと、前記白色ＬＥＤデバイスの近傍に赤色光を放射する赤色ＬＥＤデバイスを備えたことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記白色ＬＥＤデバイスが複数個設けられ、前記赤色ＬＥＤデバイスが１個から前記白色ＬＥＤデバイスの個数までの範囲内で設けられることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記白色ＬＥＤデバイスおよび赤色ＬＥＤデバイスの上部に前記各色を混色するための混色手段を備えたことを特徴とする請求項４または５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記混色手段が光拡散部材または光学レンズであることを特徴とする請求項３または６記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記青色ＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップの入力電流の調整を行う電流調整回路を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置と、前記ＬＥＤ発光装置を収める筐体と、前記筐体内部を介して前記ＬＥＤ発光装置に接続された口金とを備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えたＬＥＤ発光装置に係り、特に白色光を出すＬＥＤ発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは蛍光ランプのように水銀を使用しておらず、しかも小型で低電力駆動が可能であり、近年ではその発光効率の向上が目覚ましい。最近では３０ｌｍ／Ｗの製品も市場に出ており、将来は１００ｌｍ／Ｗ以上になるとも言われ、２０１０年には蛍光ランプの発光効率を超えるような勢いである。照明用途として用いられる白色光を出す白色ＬＥＤデバイスは、従来ＬＥＤモジュールの形状も砲弾型であったが徐々に面実装タイプが増えている。照明用途としてもＬＥＤモジュールが小型化することでデザインの自由度が向上し、その利用が幅広く期待されている。照明用途などに用いられる白色光は、青色ＬＥＤチップが開発された事により、ＲＧＢの各ＬＥＤから放射される光を混合して使う方法、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いる方法、あるいは近紫外ＬＥＤと三波長蛍光体を用いる方法などによって得ることが可能となった。その中でも、現在は青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤデバイスが多く存在する。この種の白色ＬＥＤデバイスは例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１０７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
白色ＬＥＤデバイスで現在多く存在するタイプは、例えば図３に示すようなスペクトル形状を持つ。図３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対強度を示す。これは青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体を用いて青色と黄色の混色による白色光を作るタイプのＬＥＤである。このタイプの白色ＬＥＤデバイスの分光分布は、一般的に４５０ｎｍ付近をピークとする青色と、５５０ｎｍ付近をピークとする黄色とを含み、これらの混色によって白色を出している。ところで、照明は様々な場面で活躍しており、例えば美術館では色の再現性を高める為に高演色性のランプが使用されている事が多い。しかし、従来の白色ＬＥＤデバイスは、青色ＬＥＤチップからの青色光と黄色蛍光体とにより作られた白色光を出すもので、赤色の色再現性が悪く、全体に黄色味を帯びてしまうため、美術館のような用途には適さない。また、従来の白色ＬＥＤデバイスは、食卓でも同様に、赤色の食料が黄色味を帯びているよう見えることになり、この種の用途には適さない。
【０００４】
従って本発明の目的は、上述した課題を解決し、色再現性のよい白色光を出すＬＥＤ発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、青色光を放射する青色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップの発光部を覆う黄色蛍光体含有部材とを備えたＬＥＤ発光装置であって、前記青色ＬＥＤチップの近傍に赤色光を放射する赤色ＬＥＤチップを備えたＬＥＤ発光装置により、達成される。ここで、前記黄色蛍光体含有部材はさらに前記赤色ＬＥＤチップの発光部を覆うことができる。また、前記黄色蛍光体含有部材の上部に前記各色を混色するための混色手段を備えることができる。
【０００６】
また、本発明のＬＥＤ発光装置は、青色光を放射する青色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップの発光部を覆う黄色蛍光体含有部材とを備えた白色ＬＥＤデバイスと、前記白色ＬＥＤデバイスの近傍に赤色光を放射する赤色ＬＥＤデバイスを備えたものである。ここで、前記白色ＬＥＤデバイスは複数個設けることができ、この場合、前記赤色ＬＥＤデバイスは１個から前記白色ＬＥＤデバイスの個数までの範囲内で設けることができる。また、前記白色ＬＥＤデバイスおよび赤色ＬＥＤデバイスの上部に前記各色を混色するための混色手段を備えることができる。
【０００７】
前記混色手段は光拡散部材または光学レンズとすることができる。また、前記青色ＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップの入力電流の調整を行う電流調整回路を備えることができる。
本発明のＬＥＤ照明装置は、前記ＬＥＤ発光装置と、前記ＬＥＤ発光装置を収める筐体と、前記筐体内部を介して前記ＬＥＤ発光装置に接続された口金とを備えて構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、色再現性のよい白色光を出すＬＥＤ発光装置を得ることができる。本発明では、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体とによって白色光を出すＬＥＤ発光装置について、赤色ＬＥＤを配置する事によって、今まで青白く黄色味がかっていた白色光の色再現性を改善する事ができる。また、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップの入力電流を点灯回路（電流調整回路）においてそれぞれ別々に設定し、それを回路側で制御する事により、点灯開始時から寿命末期時まで光色が変化する事がないＬＥＤ発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例について説明するが、その前に本発明に係るＬＥＤ発光装置の発光スペクトルについて述べる。
【００１０】
図４は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の発光スペクトルの一例を示す図である。図４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対強度を示す。このような発光スペクトルは、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスのＬＥＤパッケージ内に赤色ＬＥＤチップを配置したＬＥＤ発光装置、若しくは、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスを備えたＬＥＤ発光装置において、この白色ＬＥＤデバイス以外に少なくとも一つの赤色ＬＥＤデバイスを配置したＬＥＤ発光装置により得られる。本発明に係るＬＥＤ発光装置では、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体以外に赤色ＬＥＤチップを用いる事により、赤色光を増やす事ができるので、色再現性の良いＬＥＤ発光装置を得ることができる。
【００１１】
図４の発光スペクトルでは、４５０ｎｍ付近のピークと５５０ｎｍ付近のピーク以外に６００ｎｍより長波長側にもピークが現れる。この長波長側のピークは赤色ＬＥＤチップ若しくは、赤色ＬＥＤデバイスによるものであり、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスでは足りなかった６００ｎｍ〜７００ｎｍ間の発光スペクトル強度を高めることができる。この結果、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出すタイプの白色ＬＥＤデバイスに比較して、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスのＬＥＤパッケージ内に赤色ＬＥＤチップを配置した本発明のＬＥＤデバイスの方が演色性を向上させることができる。一般的な青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスの平均演色評価数が７０前後であるのに対して、前記白色ＬＥＤデバイスに赤色ＬＥＤを配置した本発明によるものは平均演色評価数が８０を超えるため、演色性が良い。
【００１２】
（実施例１）
図１は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例１を示す概略断面図である。本実施例は表面実装型のＬＥＤ発光装置であり、１００は青色ＬＥＤチップ、１１０は赤色ＬＥＤチップ、１２０は黄色蛍光体を含有したモールド樹脂（黄色蛍光体含有部材）、１３０はサブマウント基板、１４０は第１電気接続部、１５０はリフレクター、１６０はボンディングワイヤー、１７０は第２電気接続部、１８０は混色手段としての光拡散部材（光拡散シート）である。図示のように、基板１３０上には青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０が配置される。青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０と基板１３０間には第２電気接続部１７０が配置され、基板１３０を通って反対面に導出される。２つの第１電気接続部１４０はそれぞれ基板１３０の上面から反対面に導出される。青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０は別個のボンディングワイヤー１６０でそれぞれ第１電気接続部１４０に接続される。基板１３０上の青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０を囲むように光を反射するリフレクターが設けられ、その内側に黄色蛍光体含有部材１２０が充填される。黄色蛍光体含有部材１２０の上部には混色手段としての光拡散部材（光拡散シート）１８０が配置される。ここで、「上部」とは、両者接触している場合および接触していない場合の両方を含むものである。以下同様である。
【００１３】
本実施例では、第１電気接続部１４０と第２電気接続部１７０に電圧が印加されることによりボンディングワイヤー１６０を介して電流が流れ青色ＬＥＤチップ１００と赤色ＬＥＤチップ１１０が発光する。このとき青色ＬＥＤ１００から発光する青色光と、その青色光によって反応する黄色蛍光体含有部材１２０による黄色光による混色で白色光が得られる。また赤色ＬＥＤチップ１１０を配置しているため赤色光も放射される。青色ＬＥＤチップ１００から出る青色と黄色蛍光体含有部材１２０から出る黄色の混色による白色光に、赤色ＬＥＤチップ１１０による赤色光が加わる。これにより平均演色評価数が向上された白色光ができ、図４で示すような発光スペクトルが得られる。青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスに赤色ＬＥＤチップを配置したＬＥＤ発光装置またはそれを用いた照明装置では、混色手段１８０として光拡散部材（光拡散シート）や光学レンズといった媒体を透過させることで、青色と黄色と赤色をより良く混色させることができる。
【００１４】
（実施例２）
図２は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例２を示す概略断面図である。本実施例は、砲弾型のＬＥＤ発光装置であり、１００は青色ＬＥＤチップ、１１０は赤色ＬＥＤチップ、１２０は黄色蛍光体を含有したモールド樹脂（黄色蛍光体含有部材）、１６０はボンディングワイヤー、２００は第１リードフレーム、２１０は第２リードフレーム、２２０はモールド樹脂である。図示のように、第２リードフレーム２１０上の凹部の底面に青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０が配置され、これらのチップは別個のボンディングワイヤー１６０でそれぞれ第１リードフレーム２００に接続される。青色ＬＥＤチップ１００および赤色ＬＥＤチップ１１０上には黄色蛍光体含有部材１２０が充填される。これらはモールド樹脂２２０でモールドされる。
【００１５】
本実施例では、第１リードフレーム２００と第２リードフレーム２１０に電圧が印加されることによりボンディングワイヤー１６０を介して電流が流れ青色ＬＥＤチップ１００と赤色ＬＥＤチップ１１０が発光する。
このとき青色ＬＥＤチップ１００から発光する青色と黄色蛍光体含有部材１２０による黄色光と赤色ＬＥＤチップ１１０による赤色光により白色光が得られ、青色ＬＥＤチップ１００から出る青色光と黄色蛍光体含有部材１２０から出る黄色光の混色による白色光と、赤色ＬＥＤチップ１１０による赤色光によって平均演色評価数が向上された白色光ができ、図４で示すような発光スペクトルを得ることができる。またモールド樹脂２２０に混色手段としての光拡散及び／又は集光効果を持たせることができる。これにより黄色蛍光体含有部材１２０の上部に混色手段が配置されることになる。
【００１６】
（実施例３）
図５は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例３を示す概略斜視図である。本図では、本発明のＬＥＤ発光装置を用いたランプ形状をしたＬＥＤ照明装置を示している。図において、３００は赤色ＬＥＤデバイス、３１０は青色ＬＥＤデバイス、３２０はレンズ、１３０はサブマウント基板、３３０は口金、３４０は筐体である。図示のように、サブマウント基板１３０上には４個の青色ＬＥＤデバイス３１０とそれらに挟まれた形で３個の赤色ＬＥＤデバイス３００が配置されている。これらのデバイス上部にはレンズ３２０が設けられている。このレンズ３２０は各色を混色するための混色手段の機能を有することができる。筐体３４０の一方の側にはサブマウント基板１３０が配置され、他方の側には筐体内部を介してＬＥＤ発光装置（青色ＬＥＤデバイス３１０および赤色ＬＥＤデバイス３００）に接続された口金３３０が配置される。
【００１７】
本実施例では、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイス３１０と、赤色ＬＥＤチップを有する赤色ＬＥＤデバイス３００とを備えて構成される。白色ＬＥＤデバイス３１０と赤色ＬＥＤデバイス３００とを備えたＬＥＤ発光装置から出た白色光と赤色光は、混色手段としてのレンズ３２０又は拡散シート等により混色され、赤色のピークを含んだ白色光を出す。
【００１８】
このように、白色ＬＥＤデバイス３１０による青色ＬＥＤチップから出る青色光と蛍光体による黄色光の混色による白色光と、赤色ＬＥＤデバイス３００による赤色光とによって平均演色評価数が向上され、図４で示すような発光スペクトルが得られる。本実施例では、１Ｗタイプの青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイス３１０を４個、および、０．１Ｗタイプの赤色ＬＥＤデバイス３００を３個配置した。このように白色ＬＥＤデバイスが複数個設けられる場合、赤色ＬＥＤデバイスの個数は１個から前記白色ＬＥＤデバイスの個数までの範囲内で設けられる。
【００１９】
筐体３４０の内部には電源回路や放熱板が具備されており、本実施例のＬＥＤ照明装置は一般的な電球口金に装着できるように構成されている。また、本実施例に図６で示すような内部回路（電流調整回路）を組み込むことにより、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップの明るさを制御し、常に安定した色度の白色光を得ることが可能となる。
【００２０】
図６は、本発明で用いられる電流調整回路の一例を示すブロック図である。図示のように、本電流調整回路は、電源回路４００、整流平滑回路４１０、赤色ＬＥＤ入力電流コントロール部４２０、赤色ＬＥＤユニット４３０、受光部４４０、信号変換部４５０、青色ＬＥＤユニット４６０、青色ＬＥＤ入力電流コントロール部４７０、および比較検出器４８０を備える。
【００２１】
本電流調整回路の動作は次のとおりである。電源回路４００により印加された電圧は、整流平滑回路４１０により直流電圧に変換される。この直流電圧は赤色ＬＥＤ入力電流コントロール部４２０と青色ＬＥＤ入力電流コントロール部４７０を介して赤色ＬＥＤユニット４３０と青色ＬＥＤユニット４６０に供給され発光する。前記ＬＥＤユニット４３０及び４６０による発光は、受光部４４０によって監視され、信号変換部４５０により電気的な信号に変換され比較検出器４８０により前記電流コントロール部４２０及び４７０にフィードバックされる。フィードバックされた信号に応じて、電流コントロール部４２０及び４７０によりＬＥＤユニット４３０及び４６０に流れる電流値が制御され、ＬＥＤユニット４３０及び４６０の明るさを調整する。
【００２２】
本構成により、ＬＥＤユニット４３０及び４６０が持つＬＥＤチップが、劣化等の原因によりその明るさに変化を生じた場合、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップが最適な発光強度割合となるように、各ＬＥＤチップに流れる電流を制御することが可能となる。なお、本電流調整回路は、図５の実施例において説明したが、図１および図２の実施例においても同様に備えることができる。
【００２３】
このように本発明では、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスにおいて、白色ＬＥＤデバイスのパッケージの中に赤色ＬＥＤチップを配置して一つのパッケージにする。白色ＬＥＤデバイスのパッケージの中に配置した赤色ＬＥＤチップによって平均演色評価数を向上することができる。
【００２４】
また、本発明では、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスを用いた照明装置において、前記白色ＬＥＤデバイス以外に少なくとも一つの赤色ＬＥＤデバイスを照明装置内に配置し、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体による白色ＬＥＤデバイスの発光と赤色ＬＥＤデバイスの発光を混色して白色光を出す。白色ＬＥＤデバイス以外に赤色ＬＥＤデバイスを配置することによって平均演色評価数を向上することができる。青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスと赤色ＬＥＤデバイスの関係は、赤色ＬＥＤデバイスを１個以上で前記白色ＬＥＤデバイスの数量個以下で配置することができる。
【００２５】
さらに、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスと赤色ＬＥＤデバイスは電流調整をする事でＬＥＤの寿命末期時でも白色光の色バランスが損なわれないようにすることができる。すなわち、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップの入力電流を別々に調節する事によって、寿命末期時期になっても青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体とで生じる白色光と、赤色ＬＥＤチップによる赤色光とからなるスペクトル形状のバランスが変化する事がないようにし、常に色再現性の良い白色光を出すことができる。
【００２６】
ＬＥＤ発光装置が照明用途に用いられる場合、色再現性が重要な場合がある。このような場合、上述のとおり、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体を用いたタイプの白色ＬＥＤデバイスに関して赤色ＬＥＤを用いる事で色再現性を向上させたＬＥＤ発光装置が有効である。すなわち、本発明のＬＥＤ発光装置は、青色ＬＥＤチップ以外に少なくとも一つの赤色ＬＥＤを設ける事で、青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体によって作り出される発光スペクトルで足りない赤色の発光スペクトルを補い、これにより高演色性を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は発光ダイオードを備えたＬＥＤ発光装置に係り、特に白色光を出すＬＥＤ発光装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例１を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例２を示す概略断面図である。
【図３】青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスの一般的な発光スペクトルの一例を示す図である。
【図４】青色ＬＥＤチップの青色光と黄色蛍光体による黄色光との混色により白色光を出す白色ＬＥＤデバイスと赤色ＬＥＤチップ（デバイス）を用いた本発明に係るＬＥＤ発光装置の発光スペクトルの一例を示す図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施例３を示す概略斜視図である。
【図６】本発明で用いられる電流調整回路の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００…青色ＬＥＤチップ、１１０…赤色ＬＥＤチップ、１２０…黄色蛍光体含有部材、１３０…サブマウント基板、１４０…第１電気接続部、１５０…リフレクター、１６０…ボンディングワイヤー、１７０…第２電気接続部、１８０…光拡散部材（光拡散シート）、２００…第１リードフレーム、２１０…第２リードフレーム、２２０…モールド樹脂、３００…赤色ＬＥＤデバイス、３１０…青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体による白色ＬＥＤデバイス、３２０…レンズ、３３０…口金、３４０…筐体、４００…電源回路、４１０…整流平滑回路、４２０…赤色ＬＥＤ入力電流コントロール部、４３０…赤色ＬＥＤユニット、４４０…受光部、４５０…信号変換部、４６０…青色ＬＥＤユニット、４７０…青色ＬＥＤ入力電流コントロール部、４８０…比較検出部
【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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