(57)【要約】【課題】  放熱性を確保しつつも混色性を改善することができる光源装置を提供する。【解決手段】  光源装置１は、それぞれ光色が異なる２個の発光ダイオード素子２を備える。各発光ダイオード素子２は、それぞれ、基板３と、基板３の実装面３０上に形成されて通電されることにより発光する発光部４とを有する。基板３は、発光部４が設けられた本体部３１と、実装面３０に沿って本体部３１から延設され実装面３０に直交する方向から見て発光部４以上の面積を有するヒートシンク部３２とを有する。２個の発光ダイオード素子２は、基板３の本体部３１同士を互いに当接させている。ヒートシンク部３２により放熱性を確保することができ、また、本体部３１同士を当接させない場合に比べ、発光部４間の距離を小さくして混色性を改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ光色が異なる発光ダイオード素子を少なくとも２個含む複数個の発光ダイオード素子を備える光源装置であって、
前記各発光ダイオード素子は、それぞれ、基板と、前記基板の実装面上に形成されて通電されることにより発光する発光部とを有し、
前記各発光ダイオード素子において、それぞれ、前記基板は、前記発光部が設けられた本体部と、前記実装面に沿って前記本体部から延設され前記実装面に直交する方向から見て前記発光部以上の面積を有するヒートシンク部とを有し、
前記各発光ダイオード素子について、それぞれ、前記本体部は、他の全ての前記各発光ダイオード素子の前記本体部に当接していることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
全ての前記発光ダイオード素子の前記発光部を覆い前記各発光ダイオード素子の光を配光するレンズを備えることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記レンズは、透光性を有する材料からなる基質と、前記基質よりも熱伝導率が高い材料からなり前記基質中に分散された微粒子とを有することを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の発光ダイオード素子を用いた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数色の発光ダイオード素子を用い、これら複数色の混色により所望の光色を得る光源装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、各発光ダイオード素子は、それぞれ、基板と、基板上に形成されて通電されて発光する発光部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６５８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような光源装置において、混色性を改善する方法としては、各発光部をそれぞれ覆い各発光部の光をそれぞれ拡散させる拡散部材を設けるという方法と、発光部間の距離を小さくするという方法とが考えられる。
【０００６】
しかし、拡散部材を使用する場合、拡散部材中での光の吸収や、発光部の内側への光の反射などにより、ロスが増加してしまい、この結果、効率が５％〜２０％低下してしまう。
【０００７】
一方、発光部間の距離を小さくするという方法であれば、上記のようなロスの増加を発生させることなく混色性を改善することができる。
【０００８】
しかしながら、発光部間の距離を小さくする配置を可能とするために、各発光ダイオード素子の基板の面積をそれぞれ発光部の面積程度まで小さくすると、基板の熱容量の低下により放熱性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱性を確保しつつも混色性を改善することができる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光源装置は、それぞれ光色が異なる発光ダイオード素子を少なくとも２個含む複数個の発光ダイオード素子を備える光源装置であって、前記各発光ダイオード素子は、それぞれ、基板と、前記基板の実装面上に形成されて通電されることにより発光する発光部とを有し、前記各発光ダイオード素子において、それぞれ、前記基板は、前記発光部が設けられた本体部と、前記実装面に沿って前記本体部から延設され前記実装面に直交する方向から見て前記発光部以上の面積を有するヒートシンク部とを有し、前記各発光ダイオード素子について、それぞれ、前記本体部は、他の全ての前記各発光ダイオード素子の前記本体部に当接していることを特徴とする。
【００１１】
この光源装置において、全ての前記発光ダイオード素子の前記発光部を覆い前記各発光ダイオード素子の光を配光するレンズを備えることが望ましい。
【００１２】
さらに、前記レンズは、透光性を有する材料からなる基質と、前記基質よりも熱伝導率が高い材料からなり前記基質中に分散された微粒子とを有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒートシンク部により放熱性を確保することができ、また、本体部同士を当接させない場合に比べ、発光部間の距離を小さくして混色性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図２】同上における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図３】同上の変更例における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図４】図３の発光ダイオード素子で構成された光源装置を示す斜視図である。
【図５】同上の別の変更例における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図６】図５の発光ダイオード素子で構成された光源装置を示す平面図である。
【図７】同上の更に別の変更例における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図８】同上の別の変更例における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図９】同上の更に別の変更例における発光ダイオード素子を示す斜視図である。
【図１０】同上の別の変更例を示す斜視図である。
【図１１】同上の更に別の変更例を示す斜視図である。
【図１２】同上の別の変更例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の光源装置１は、互いに光色が異なる２個の発光ダイオード素子２からなる。
【００１７】
各発光ダイオード素子２は、それぞれ、図２に示すように、長方形の平板状の基板３と、基板３の厚さ方向の一面（図での上面。以下、「実装面」と呼ぶ。）３０上に形成されて通電されることにより発光する発光部４とを備える。発光部４は、通電されることにより光を発生させる発光層４１と、発光層４１を覆い発光層４１の光色を変換する蛍光体層４２とを有する。また、各発光ダイオード素子２は、それぞれ、例えば金属のような導電材料からなり発光層４１に電気的に接続されるとともに基板３の長手方向の一端ずつから突出する形で基板３に保持された２個の給電端子５を備える。給電端子５と発光層４１との電気的接続は、基板３に設けられた導電パターン（図示せず）を介して達成されていてもよいし、ワイヤボンディングで達成されていてもよい。
【００１８】
基板３の材料としては、熱伝導率が高い材料が用いられることが望ましく、例えば、アルミナや、窒化アルミや、アルミナフィラー入りの熱硬化性樹脂を用いることができる。また、一般に金属材料は絶縁材料に比べて熱伝導率が高いので、例えば銅板のような金属板（図示せず）上に例えば窒化アルミのような絶縁材料からなる絶縁層（図示せず）が設けられてなりこの絶縁層上に発光部４が形成される基板３や、絶縁材料中に金属材料が埋め込まれたような構造の基板３のように、金属材料が適宜組み合わされた基板３を用いれば、絶縁材料のみで構成された基板３を用いる場合に比べて放熱性の向上が可能である。上記のような各種の基板３はいずれも周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。基板３の寸法は、例えば、長手方向の全長が５．０ｍｍであり、短手方向の全長が２．４ｍｍであり、厚さ寸法が０．８ｍｍである。
【００１９】
蛍光体層４２の材料としては、緑色の光への変換を行うＣＳＯ蛍光体や、黄色の光への変換を行うＹＡＧ蛍光体や、赤色の光への変換を行うＳＣＡＳＮ蛍光体や、深赤色の光への変換を行うＣＡＳＮ蛍光体などを用いることができる。発光層４１が例えばＧａＮからなり青色光又は紫外光を発生させる場合、上記のような各種の蛍光体を適宜の組み合わせ及び比率で混合して用いることにより、例えば、色温度７０００Ｋを超える昼光色、色温度５０００Ｋ前後の昼白色、色温度４２００Ｋ前後の白色、色温度３２００Ｋ以下の電球色といった色を実現することができる。
【００２０】
なお、上記のような蛍光体を用いず発光層４１の光をそのまま放射する発光ダイオード素子２と、発光部４が蛍光体層４２を有する発光ダイオード素子２とを混在させる場合、これらの発光ダイオード素子２間で配光特性を揃えるために、発光層４１の光をそのまま放射する発光ダイオード素子２においても、蛍光体層４２と同程度に発光層４１の光を拡散させる拡散層（図示せず）を蛍光体層４２に代えて設けることが望ましい。上記のような拡散層は、例えば、発光層４１の光を通過させる基質中に、平均粒径数μｍの球状シリカを分散させたもので構成することができる。
【００２１】
ここで、発光部４は、基板３の実装面３０の短手方向の一端であって長手方向の中央部に形成され、基板３の厚さ方向から見ると発光部４は各辺がそれぞれ基板３の辺に平行な正方形状とされている。
【００２２】
さらに、基板３の実装面３０の短手方向の他端と発光部４との距離、並びに、基板３の実装面３０の長手方向の両端と発光部４との距離は、それぞれ、発光部４の寸法（すなわち上記の正方形状の一辺の長さ）よりも大きくされている。つまり、基板３において厚さ方向から見て発光部４に重なる部位とその近傍部位が本体部３１であり、本体部３１以外のコ字形状の部位がヒートシンク部３２である。なお、本体部３１は、基板３の厚さ方向から見て発光部４に完全に重なる部位だけでなく、実装面３０の端と発光部４と間の領域であって既存の発光部４と同じ寸法形状の発光部を配置することができない程度に狭い領域に重なる部位をも含むものとする。
【００２３】
そして、２個の発光ダイオード素子２は、実装面３０を互いに同じ方向に向けて互いの実装面３０を同一平面上に位置させつつ、本体部３１同士を互いに当接させて互いに一体化されている。上記のように２個の発光ダイオード素子２が一体化された状態では、基板３の厚さ方向から見て２個の発光部４及び本体部３１がヒートシンク部３２に囲まれた形となる。上記の一体化は、例えば接着剤によって基板３同士を互いに接着することで行われる。発光部４は発光時に発熱するので、上記の接着剤としては例えば無機接着剤やシリコーン樹脂といった耐熱性の高いものを用いることが望ましい。
【００２４】
そして、発光部４の光の色温度が互いに異なる発光ダイオード素子２同士を一体化させた光源装置１においては、個々の発光部４の光の色温度の中間の色温度を混色により実現することができる。さらに、各発光部４への入力電流の調整により発光部４間の光出力の比率を適宜調整することで、全体としての色温度を、一方の発光部４の色温度から他方の発光部４の色温度までの範囲内で調整することもできる。
【００２５】
上記構成によれば、例えば各発光ダイオード素子２でそれぞれヒートシンク部３２が本体部３１の全周にわたって設けられる場合のように、本体部３１同士を当接させない場合に比べ、発光部４間の距離を小さくして光むらを低減することができる。また、ヒートシンク部３２を設けない場合に比べ、放熱性を改善することができる。
【００２６】
ここで、基板３の形状や給電端子５の配置は上記に限られず、例えば、図３に示すように本体部３１の一方側にのみヒートシンク部３２を設けてもよい。図３の例における基板３の寸法は、例えば、長手方向の全長が２．４ｍｍであり、短手方向の全長が１．３ｍｍであり、厚さ寸法が０．８ｍｍである。図３の例では各給電端子５はそれぞれヒートシンク部３２において本体部３１に対し反対側の端面から突出している。この場合、２個の発光ダイオード素子２は、図４に示すように、本体部３１においてヒートシンク部３２に対し反対側の端面同士を互いに当接させる形で一体化される。上記構成を採用すれば、図１及び図３の例では各基板３の面積が発光部４の面積の６倍以上となるのに対し、図３及び図４の例では各基板３がそれぞれ例えば発光部４の２倍程度の面積といったように小型化されるので、図１及び図２の例に比べ、ヒートシンク部３２の熱容量は低下するものの、材料費の削減による製造コストの低減や、コンパクト化が可能となる。
【００２７】
さらに、光源装置１を３個の発光ダイオード素子２で構成し、各発光部４の光色を赤、青、緑といった光の三原色のうちの一色ずつとすれば、各発光部４の光出力の調整により多様な光色を実現可能となる。なお、青色の光は、例えば青色の光を発生させる発光層４１により実現可能なほか、紫外光を発生させる発光層４１と紫外光を青色光に変換するＢＡＭ蛍光体からなる蛍光体層４２との組み合わせによっても実現することができる。上記のように３個の発光ダイオード素子２を用いる場合、図４の例に対し発光ダイオード素子２を１個追加し、この発光ダイオード素子２の基板３の長手方向の端面であって本体部３１側の端面を他の２個の発光ダイオード素子２の基板３の本体部３１に当接させ、全体としてＴ字形状となるような配置としてもよいが、図５及び図６に示すような構成を採用してもよい。図５及び図６の例では、各発光ダイオード素子２において、それぞれ、基板３の長手方向の端面であって本体部３１側の端面が、それぞれ実装面３０に直交する平面であって互いに１２０°の角をなす２個の当接面３１ａで構成された凸面形状とされている。図５の例において、基板３の寸法は、例えば、図３での左右方向の全長が２．８ｍｍであり、図３での上下方向での全長が１．３ｍｍであり、厚さ寸法が０．８ｍｍである。そして、３個の発光ダイオード素子２は、実装面３０を互いに同じ方向へ向けて同一平面上に位置させる形で、各当接面３１ａをそれぞれ他の１個ずつの発光ダイオード素子２の当接面３１ａに当接させて一体化されている。また、発光部４は、基板３の厚さ方向から見て、一方の対角線を基板３の長手方向（すなわち本体部３１とヒートシンク部３２とが並ぶ方向）に平行とし、一個の角を基板３の当接面３１ａ間の角の近傍に位置させている。図５及び図６のように互いに共通の構造を有する３個の発光ダイオード素子２を３回回転対称な配置とすれば、３個の発光ダイオード素子２の間で発光部４の放熱の条件を揃えることができる。上記のように発光ダイオード素子２を３個備える場合においては、２個の発光ダイオード素子２で発光部４の光色を互いに共通とし、残り１個の発光ダイオード素子２でのみ発光部４の光色を他の２個の発光ダイオード素子２と異ならせてもよい。
【００２８】
さらに、図７〜図９に示すように、各発光部４において、互いに分離された複数個の発光層４１を設けるとともに、これら複数個の発光層４１を給電端子５間に互いに直列に接続してもよい。この構成を採用すれば、発光層４１を連続一体に形成する場合に比べ、発光層４１中で発光に寄与しない方向（例えば、実装面３０に添った方向）に流れてしまう電流によるロスを抑えることができる。
【００２９】
また、図１０〜図１２に示すように、各発光部４をそれぞれ覆い各発光部４から放射された光を適宜配光するレンズ６を設けてもよい。レンズ６は具体的には例えば球面レンズである。レンズ６の材料としては、発光部４の表層部（発光部４が蛍光体層４２を有する場合は蛍光体層４２であり、発光部４が拡散層を有する場合は拡散層であり、発光部４が発光層４１のみからなる場合は発光層４１）の屈折率と光源装置１の周囲の物質（例えば空気）の屈折率との中間の屈折率を有するものを用いることが望ましく、これによって光の取り出し効率を向上させることができる。上記のようなレンズ６は例えばモールドによって設けることができる。本発明者は、まず厚さ約０．５ｍｍの半球形状のシリコーン樹脂製の外郭（図示せず）を各発光部４を覆う形で取り付け、その後に上記の外郭内にシリコーン樹脂を充填することでレンズ６を形成し、このレンズ６の形成前に比べて光束を１０％向上させることに成功した。
【００３０】
さらに、上記のレンズ６を、各発光部４の光をそれぞれ通過させる材料からなる基質と、基質の材料よりも熱伝導率の高い材料からなり基質中に分散された微粒子とで構成してもよい。この構成を採用すれば、レンズ６を基質のみで構成する場合に比べてレンズ６の熱伝導率が向上することで、放熱性が改善される。本発明者は、レンズ６において上記の微粒子として平均粒径約０．８μｍの球状のアルミナを約２ｗｔ％だけ基質中に分散させた場合には、上記のような微粒子を分散させずレンズ６を基質のみで構成する場合に比べ、レンズ６の頂点の温度が約５℃低くなることを確認した。また、上記の微粒子がアルミナのように各発光部４の光をそれぞれ反射する材料からなる場合、各発光部４の光がそれぞれ上記の微粒子での反射によって拡散されることで、さらに混色性が改善される。
【符号の説明】
【００３１】
１  光源装置
２  発光ダイオード素子
３  基板
４  発光部
６  レンズ
３０  実装面
３１  本体部
３２  ヒートシンク部
【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】
2011228356.tif 000009
【図８】
2011228356.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2011228356.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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