(57)【要約】【課題】発光効率を向上できるとともに、赤色発光ＬＥＤ素子の温度特性に着目し、この赤色発光ＬＥＤ素子の温度による発光色の変化の影響を軽減することができる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、照明装置に取り付けられ、放射される光の相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの発光装置１であって、基板２、この基板２に実装された青色発光ＬＥＤ素子３及び赤色発光ＬＥＤ素子４、波長変換手段６を備える。赤色発光ＬＥＤ素子４は、照明装置への取付状態での通常使用温度において、青色発光ＬＥＤ素子３の光度に対し、０．２倍以上２．５倍以下の光度を有する。波長変換手段６は、青色発光ＬＥＤ素子３から出射される光に励起されて、その光を５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長にピークを有する光に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置に取り付けられ、放射される光の相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの発光装置であって、
基板と；
この基板に実装された青色発光ＬＥＤ素子と；
前記基板に実装され、前記照明装置への取付状態での通常使用温度において、前記青色発光ＬＥＤ素子の光度に対し、０．２倍以上２．５倍以下の光度である赤色発光ＬＥＤ素子と；
前記青色発光ＬＥＤ素子から出射される光に励起されて、その光を５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長にピークを有する光に変換する波長変換手段と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記青色発光ＬＥＤ素子と前記赤色発光ＬＥＤ素子とが直列に接続された直列回路を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記青色発光ＬＥＤ素子及び前記赤色発光ＬＥＤ素子は、前記基板に複数実装されており、これらは交互に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
装置本体と；
装置本体に配設された請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光源としてＬＥＤ素子を用いた発光装置、及びこの発光装置を具備した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、光源としてＬＥＤ素子を用いた発光装置が具備した照明装置が提案されてきている。発光装置は、基板に多数のＬＥＤ素子のベアチップを実装し、これらＬＥＤチップをボンディングワイヤで電気的に接続し、蛍光体を含有した封止体で複数のＬＥＤチップを封止している。そして、白色、昼光色、電球色等の光を得ようとしている。
【０００３】
しかし、このような発光装置で生成される光は赤み成分が少なく、演色性の高い例えば電球色の光を得るのは困難な状況にある。
【０００４】
このため、黄色蛍光体及び赤色蛍光体を含有した封止体で青色発光ＬＥＤ素子を封止することにより、赤み成分を補うことが考えられる。ところが、赤色蛍光体は、エネルギー変換効率が悪く、発光装置の発光効率の低下を招く虞がある。
【０００５】
また、青色発光ＬＥＤ素子と、赤色発光ＬＥＤ素子と、青色発光ＬＥＤ素子によって励起され青色発光ＬＥＤ素子と赤色発光ＬＥＤ素子との間の波長帯域の発光スペクトルで発光する蛍光体と、を備えた発光装置が提案されている。この発光装置では、赤色発光ＬＥＤ素子を用い、この赤色発光ＬＥＤ素子から赤色光を直接発光させるもので、これにより、発光装置の発光効率が低下することがないとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２７４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−５７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、赤色発光ＬＥＤ素子は、温度による特性の変化が大きく、例えば、温度の変化によって、大きく発光色が変わってしまう特質がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、発光効率を向上できるとともに、赤色発光ＬＥＤ素子の温度特性に着目し、この赤色発光ＬＥＤ素子の温度による発光色の変化の影響を軽減することができる発光装置及びこの発光装置を具備した照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の発光装置は、照明装置に取り付けられ、放射される光の相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの発光装置であって、基板、この基板に実装された青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子、波長変換手段を備える。赤色発光ＬＥＤ素子は、照明装置への取付状態での通常使用温度において、青色発光ＬＥＤ素子の光度に対し、０．２倍以上２．５倍以下の光度を有する。波長変換手段は、青色発光ＬＥＤ素子から出射される光に励起されて、その光を５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長にピークを有する光に変換する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、演色性が良好で、発光効率を向上できるとともに、赤色発光ＬＥＤ素子の温度による発光色の変化の影響を軽減することができる発光装置を提供することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線に沿って示す断面図である。
【図３】同上発光装置において、枠部材及び封止部材を形成する前の状態で、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を示す平面図である。
【図４】同上青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を拡大して示す平面図である。
【図５】同上相関色温度、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の光度、青色発光ＬＥＤ素子と赤色発光ＬＥＤ素子との光度比の測定結果を示す表である。
【図６】同上相関色温度、青色発光ＬＥＤ素子と赤色発光ＬＥＤ素子との光度比の測定結果を示す表である。
【図７】同上測定結果に基づき、相関色温度が２４００Ｋと３６００Ｋとにおいて、青色発光ＬＥＤ素子の光度に対する赤色発光ＬＥＤ素子の光度の比率の下限値及び上限値を計算により求めた計算値を示すグラフである。
【図８】同上相関色温度と青色発光ＬＥＤ素子に対する赤色発光ＬＥＤ素子の光度比との関係を示す表である。
【図９】同上発光装置を具備した照明装置としてＬＥＤランプを示す断面図である。
【図１０】同上発光装置を具備した照明装置としてダウンライトを示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態に係る発光装置であり、枠部材及び封止部材を形成する前の状態で、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を示す平面図である。
【図１２】第３の実施形態の発光装置であり、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を示す平面図である。
【図１３】第４の実施形態の発光装置であり、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を示す平面図である。
【図１４】第５の実施形態の発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１５】第６の実施形態の発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１６】同上発光装置であり、枠部材及び封止部材を形成する前の状態で、青色発光ＬＥＤ素子及び赤色発光ＬＥＤ素子の実装状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、第１の実施形態を、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。図１乃至図４は発光装置１を示し、図５乃至図８は色温度に関する測定結果を示し、図９及び図１０は発光装置１を具備した照明装置41を示す。
【００１３】
図１及び図２に示すように、発光装置１は、基板２と、この基板２に複数実装された青色発光ＬＥＤ素子（以下、青色ＬＥＤという。）３及び赤色発光ＬＥＤ素子（以下、赤色ＬＥＤという。）４と、枠部材５と、波長変換手段６としての封止部材７とを備えている。すなわち、発光装置１は、基板２上に複数のＬＥＤ３，４を実装するＣＯＢ（Chip On Board）方式が採用されている。
【００１４】
図１乃至図３に示すように、基板２は、基材21と、この基材21の表面側に設けられた実装パッド22及び給電端子23と、基材21の裏面側に設けられた金属板部材24とから構成されている。これら実装パッド22、給電端子23及び金属板部材24は、例えば銅板材料からなり、基材21に直接接合されている。
【００１５】
基材21は、例えば、白色系の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックス材料の平板で略四角形状に形成されている。図３に代表して示すように、この基材21の表面側中央には、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４が実装される四角形状の実装パッド22が配設されている。また、基材21の表面側で、実装パッド22の両側には、所定間隔離間して一対の給電端子23が配設されている。
【００１６】
一方、基材21の裏面側には、その略全面に亘って平板状の金属板部材24が接合されている。この金属板部材24は、基板２の放熱や変形防止の機能を有している。
【００１７】
なお、基板21には、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料をベース板として、その一面に絶縁層が積層された金属製基板を適用することもできる。また、ベース板の材料を絶縁材とする場合には、ガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂材料を適用できる。
【００１８】
図２に示すように、実装パッド22及び給電端子23は、三層構成であり、基材21の表面上に接合された銅板を第１層Ａとし、この銅板の表面上には、第２層Ｂとしてニッケル（Ｎｉ）がめっき処理され、第三層Ｃとして銀（Ａｇ）がめっき処理されている。実装パッド22の第三層Ｃ、すなわち表層は、銀（Ａｇ）めっきが施されており、全光線反射率は、９０％と高いものとなっている。
【００１９】
また、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４は、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤26を用いて、実装パッド22上に接着されている。
【００２０】
青色ＬＥＤ３は、ＩｎＧａＮ系又はＧａＮ系等の４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長の青色光を発光するＬＥＤチップで構成されている。さらに、青色ＬＥＤ３は、透光性のサファイア等の素子基板上に青色発光をする発光層が積層され、この発光層に電流を流す正負一対の素子電極27を有している。
【００２１】
赤色ＬＥＤ４は、ＡｌＧａｌｎＰ系又はＧａＡｌＡｓ混晶系等の５８０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長の赤色光を発光するＬＥＤチップで構成されている。さらに、赤色ＬＥＤ４は、透光性のサファイア等の素子基板上に赤色発光をする発光層が積層され、この発光層に電流を流す正負一対の素子電極28を有している。
【００２２】
これら各素子電極27，28は、ボンディングワイヤ29により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ29は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤチップの損傷低減のために金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して各素子電極27，28に接続されている。
【００２３】
主として図４（赤色ＬＥＤ４は、図示上、網掛けして表わしている）に示すように、実装パッド22上に、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４が交互でかつマトリクス状に実装され、複数の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の素子列を形成している。具体的には、図４の左右方向の素子列において、その素子列が延びる方向に青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とが交互に配置されている。また、電気的には、複数の素子列うちの３列ずつが直列に接続されて６個の直列回路30が形成され、これら直列回路30が一対の給電端子23に対して並列に接続されている。したがって、６個の直列回路30に、給電端子23を通じて給電されるようになっている。
【００２４】
より詳しくは、１つの直列回路30に注目してみると、例えば、図示上、各青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４は、交互に並べられて配置されていて、実装パッド22の端部側でターンしてＳ字状に配置されている。個数的には、青色ＬＥＤ３が１８個、赤色ＬＥＤ４が１５個である。まず、右側の給電端子23に接続されたボンディングワイヤ29が青色ＬＥＤ３の正極側の素子電極27に接続され、青色ＬＥＤ３の他方の負極側の素子電極27がボンディングワイヤ29によって、隣接する赤色ＬＥＤ４の正極側の素子電極28に接続され、さらに、赤色ＬＥＤ４の負極側の素子電極28がボンディングワイヤ29によって、隣接する青色ＬＥＤ３の正極側の素子電極27に接続されている。
【００２５】
このような接続が順次行われ、その列が延びる方向に隣接された青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の異極の電極同士、つまり、隣接された青色ＬＥＤ３又は赤色ＬＥＤ４の正極側の素子電極27，28と、隣接された赤色ＬＥＤ４又は青色ＬＥＤ３の負極側の素子電極28，27とがボンディングワイヤ29で接続されている。そして、列の後尾の青色ＬＥＤ３の負極側の素子電極27が左側の給電端子23にボンディングワイヤ29によって接続されている。
【００２６】
そして、発光装置１に用いられる青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の総数は、青色ＬＥＤ３が１０８個、赤色ＬＥＤ４が９０個となっており、青色ＬＥＤ３に対し、赤色ＬＥＤ４は、約０．８倍の個数となっている。なお、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の実装個数や配列は、格別限定されるものではない。
【００２７】
図１及び図２に示すように、枠部材５は、例えば、ディスペンサを用いて所定の粘度を有する未硬化のシリコーン樹脂を基板２上に枠状に塗布し、その後に加熱硬化することにより、基板２上に接着されている。この枠部材５は、四角形状に塗布され、実装パッド22と同様な略四角形状の内周面を有している。枠部材５の内側に、実装パッド22全体が配設され、つまり、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の実装領域は、枠部材５によって囲まれた状態となっている。
【００２８】
波長変換手段６としての封止部材７は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、枠部材５の内側に充填されて基板２上に設けられている。封止部材７は、実装パッド22、給電端子23のボンディングワイヤ29の接続部分、各青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４を覆って封止している。封止部材７の表面が光を外部へ放射する発光面として構成されている。
【００２９】
封止部材７は、蛍光体を適量含有している。蛍光体は、青色ＬＥＤ３が発する光で励起されて、青色ＬＥＤ３が発する光の色とは異なる色の光を放射する。青色ＬＥＤ３が発する青色光を白色光に変換できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色乃至緑色系の５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長にピーク波長を有する光を放射する黄色蛍光体が使用されている。封止部材７は、未硬化の状態で枠部材５の内側に所定量注入された後に加熱硬化させて設けられている。そのため、封止部材７の封止面積は枠部材５で規定されている。なお、波長変換手段６としては、蛍光フィルタを用いるようにしてもよい。
【００３０】
上記のような構成の発光装置１に給電端子23を通じて給電すると、各青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４が発光する。青色ＬＥＤ３から出射された青色光は、封止部材７中に含有された黄色蛍光体を励起して、黄色蛍光体から黄色乃至緑色系の蛍光に変換されて封止部材７を透過して外部に放射される。さらに、青色ＬＥＤ３から出射された青色光のうち、黄色蛍光体を励起しなかった光は、そのまま封止部材７を透過して外部に放射される。また、赤色ＬＥＤ４から出射された赤色光は、黄色蛍光体を励起することなく封止部材７を透過して外部に放射される。
【００３１】
また、各青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の発光中において、実装パッド22は、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能する。さらに、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４が放射した光のうちで基板２側に向かった光は、実装パッド22の表層で主として光の利用方向に反射される。
【００３２】
したがって、発光装置１から、青色ＬＥＤ３からの青色光、黄色蛍光体からの黄色乃至緑色系の光、及び赤色ＬＥＤ４からの赤色光が混色され、相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの演色性の良好な電球色の光が放射される。
【００３３】
この場合、赤色ＬＥＤ４から直接的に赤色光が放射されるので、効率良く赤み成分を混色でき、演色性が良好となる。しかし、既述のように、赤色ＬＥＤ４は、温度による特性の変化が大きく、温度の変化によって、大きく発光色が変わってしまう特性を有している。したがって、赤色ＬＥＤ４は、光度を増加させて、すなわち、例えば、個数を増やして演色性を向上する一方、温度による特性変化の影響を軽減するため、制限的に用いる必要がある。
【００３４】
本実施形態では、赤色ＬＥＤ４による演色性の向上と、温度による特性変化の影響の軽減とのバランスのうえに成り立っているものであり、なおかつ、発光装置１はＣＯＢ方式を採用していて発光面が大きいため、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４との光度比に着目して数値を定めたものである。
【００３５】
本発明者は、演色性及び赤色ＬＥＤ４の温度による発光色の変化について、実験、観察を実施した。
【００３６】
実験における測定条件は、積分球を用い、この積分球により封止部材７による封止前の発光装置１の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の光度、及び色温度を測定したもので、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４に対する投入電流を変えて、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の光度、及び色温度について複数の測定値を取得した。青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の温度は、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内であり、つまり青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度が１２０℃以下の範囲内とする。なお、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度の下限は発光装置１の雰囲気温度である。
【００３７】
測定の結果の一部を図５の表に示す。色温度２８７４Ｋ及び３２８３Ｋのときの青色ＬＥＤ３の光度及び赤色ＬＥＤ４の光度を測定して、青色ＬＥＤ３の光度に対する赤色ＬＥＤ４の光度の比率を求めた結果を示す。また、色温度２５００Ｋ、３０００Ｋ、３５００Ｋについて同様に測定して、青色ＬＥＤ３の光度に対する赤色ＬＥＤ４の光度の比率を求めた結果を図６に示す。
【００３８】
図７には、図５及び図６に示す測定の結果に基づいて作成したグラフを示す。図７のグラフの横軸は相対色温度、縦軸は青色ＬＥＤ３の光度に対する赤色ＬＥＤ４の光度の比率を示し、図７のグラフ中の３つの線のうち、中央の線は図５及び図６の表に示す複数の実測値をつないだ線である。さらに、図７のグラフ中の中央の線に対して上下の２つの線は、封止部材７に含有する黄色蛍光体で変換する光が短波長か長波長かといった波長の長さの範囲に応じて導き出された許容値の範囲である。
【００３９】
図８には、測定結果に基づき、相関色温度が２４００Ｋと３６００Ｋとにおいて、青色ＬＥＤ３の光度に対する赤色ＬＥＤ４の光度の比率の下限値及び上限値を計算により求めた計算値を示す。
【００４０】
このような測定の結果から、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内において、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度１２０℃以下の範囲内において、相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの演色性の良好な電球色の光を得るには、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が１．７倍以下０．２倍以上、つまり０．２倍以上１．７倍以下となるように設定するのが望ましいとの見解を得た。
【００４１】
また、観察によれば、青色ＬＥＤ３に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が、０．２倍未満であると、赤み成分が少なくなって演色性が悪くなることを確認した。また、１．７倍を超えても２．５倍未満であれば、赤み成分が多くなるものの電球色として許容できる範囲内にあるが、２．５倍を超えると、赤み成分が多くなりすぎて電球色からは外れてしまうとともに、赤色ＬＥＤ４の温度による発光色の変化の影響の度合いが顕著になることを確認した。
【００４２】
そして、本実施形態の赤色ＬＥＤ４は青色ＬＥＤ３に比較して温度が上昇することに伴う出力低下の率が大きく、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の温度が上昇した場合には赤色ＬＥＤ４の光度が減少し、赤み成分が減るため、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度の比率が小さくなる傾向がある。また、その逆に、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の温度が低下した場合には、赤色ＬＥＤ４の光度が増加し、赤み成分が増えるため、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度の比率が大きくなる傾向がある。
【００４３】
したがって、実験、観察を実施した結果から、このような温度特性の赤色ＬＥＤ４および青色ＬＥＤ３を用いた発光装置１を通常使用温度の範囲内において照明装置41に取り付けた状態で使用した場合、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度１２０℃以下の場合であって、相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの範囲内において青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度を０．２倍以上２．５倍以下となるよう設定するのが望ましく、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下となるように設定するのが望ましいとの見解を得た。要するに、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度の比率が０．２倍以上２．５倍以下の範囲、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下の範囲にあれば、温度変化による色温度の変化は許容されるものである。
【００４４】
本実施形態では、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の点灯時において、一例として、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクションが約９０℃のときに、青色ＬＥＤ３に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が１．１倍であって、相関色温度が２９００Ｋになるように、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の特性や個数等を考慮して設計されている。これにより、演色性が良好で、赤色ＬＥＤ４の温度による特性の変化の影響が少ない相関色温度が２４００Ｋ〜３６００Ｋの電球色の発光が可能となる。
【００４５】
なお、蛍光体の量子効率は、５０％〜９５％の範囲で使用することが好ましく、この範囲の量子効率の蛍光体と、青色ＬＥＤ３に対し、赤色ＬＥＤ４の光度を０．２倍以上２．５倍以下とする各素子とを組み合わせて２４００Ｋ〜３６００Ｋの色温度を実現するのが好適である。
【００４６】
なお、本実施形態において、例えば、全光状態から調光状態にする場合には、上記の記載から理解できるように、調光状態の電流値は、全光状態の電流値より低いものであるため、調光状態の方が全光状態に比較して各素子のジャンクション温度が低くなる。すると、全光状態に比べて調光状態の方が赤み成分が多くなるので色温度が高くなる。この調光状態における赤み成分の変化の度合は、白熱電球と同様の傾向を示すものであるため、白熱電球代替に用いる場合には非常に好適な状態である。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内において、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度１２０℃以下の範囲内において、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度を０．２倍以上２．５倍以下とし、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下とすることにより、演色性が良好で、発光効率を向上できるとともに、赤色ＬＥＤ４の温度による発光色の変化の影響を軽減することができる発光装置１を提供することができる。
【００４８】
また、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とは、交互に配置されているので、青色ＬＥＤ３から出射される光と赤色ＬＥＤ４から出射される光との混色が良好となり、所期の光色を得ることができる。
【００４９】
さらに、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とを封止部材７で一体に封止しているため、青色ＬＥＤ３の温度と赤色ＬＥＤ４の温度とを均一化でき、青色ＬＥＤ３の特性と赤色ＬＥＤ４の特性とのばらつきが少なくなり、青色ＬＥＤ３から出射される光と赤色ＬＥＤ４から出射される光との混色が良好となり、所期の光色を得ることができる。また、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とを封止部材７で一体に封止できるので、製造性も良い。
【００５０】
さらに、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とは、直列に接続された直列回路30を有しているので、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とをそれぞれ別個の回路で点灯制御することなく、これらを１つの制御系で点灯制御することが可能となり、制御系を簡素化できる。例えば、直列回路30の中で、青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４との個数を選択して混色した所定の光色を実現できる。
【００５１】
次に、発光装置１を照明装置41に適用した例を図９及び図１０を参照して説明する。
【００５２】
図９において、照明装置41として電球形のＬＥＤランプ42が示されている。ＬＥＤランプ42は、発光装置１、この発光装置１と熱的に結合された装置本体42a、発光装置１を点灯制御する点灯回路42b、この点灯回路42bが収納されたカバー部材42c、カバー部材42cに取付けられた口金42d、及び発光装置１を覆って装置本体42aに取付けられたグローブ42eを備えて構成されている。
【００５３】
装置本体42aは、例えば、熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属材料からなり、一端側から他端側へ向かって徐々に拡径された略円柱をなし、外周面には複数の放熱フィンが一体に形成されている。
【００５４】
点灯回路42bは、四角形平板状の点灯回路基板に回路部品が実装されて構成されている。点灯回路基板には、その両面に亘って、トランジスタ、抵抗素子、定電圧ダイオード、全波整流器及びコンデンサ等の回路部品が実装されている。また、点灯回路基板は、長手方向を上下に縦形配置して、ＰＢＴ樹脂等の絶縁性を有する材料により形成されたカバー部材42c内に収納されている。なお、発光装置１と点灯回路42bとは、装置本体42aに設けられている図示しない配線孔を挿通するリード線によって電気的に接続されている。
【００５５】
このように構成されたＬＥＤランプ42によれば、点灯回路42bを通じて発光装置１に給電することにより、グローブ42eを透過して効率よく所期の光色の放射を得ることができる。
【００５６】
また、図１０において、照明装置41として天井に埋め込んで使用されるダウンライト43を示している。ダウンライト43は、発光装置１、この発光装置１が収容された装置本体43a、この装置本体43aに取付けられた配光部材43b、発光装置１を覆って前方に配設された透光性のカバー43c、発光装置１に電力を供給する図示しない電源ユニットを備えている。また、装置本体43aの外周側には、取付用板ばね43dが装着されている。
【００５７】
装置本体43aは、熱伝導性の良好な材料、例えば、アルミニウム合金製のダイカストで形成されている。また、装置本体43aの外面には、鉛直方向に延びる複数の放熱フィンが形成されている。
【００５８】
このように構成されたダウンライト43によれば、電源ユニットを通じて発光装置１に給電することにより、カバー43cを透過して配光部材43bによって制御された所期の光色の放射を得ることができる。
【００５９】
次に、第２の実施形態を、図１１を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００６０】
本実施形態では、青色ＬＥＤ３の個々の配置において、青色ＬＥＤ３の一対の素子電極27の並びが図中左右方向の素子列が延びる方向と直交する方向になるように配置したものである。これにより、素子列が延びる方向の寸法を小さくすることが可能となる。
【００６１】
青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とは、実装パッド22上に交互に並べられて、６個の直列回路が相互に並列に接続されている。
【００６２】
そして、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内において、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度が１２０℃以下の範囲内において、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が０．２倍以上２．５倍以下の範囲に設定され、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下の範囲に設定されている。
【００６３】
したがって、第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６４】
次に、第３の実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００６５】
本実施形態では、赤色ＬＥＤ４を両側の給電端子23側に寄せて配置したものである。つまり、赤色ＬＥＤ４を実装パッド22の両側に寄せて実装したものである。
【００６６】
青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とは、実装パッド22上に並べられて、５個の直列回路30が相互に並列に接続されている。１つの直列回路30をとってみると、まず、図示上、右側の給電端子23に接続されたボンディングワイヤ29が赤色ＬＥＤ４の正極側の素子電極28に接続され、さらに、この赤色ＬＥＤ４の負極側の素子電極28がボンディングワイヤ29によって、隣接する赤色ＬＥＤ４の正極側の素子電極28に接続され、次いで、この赤色ＬＥＤ４の負極側の素子電極28がボンディングワイヤ29によって、青色ＬＥＤ３の正極側の素子電極27に接続されている。以降、青色ＬＥＤ３の素子電極27がボンディングワイヤ29によって順次接続され、左側の２個の赤色ＬＥＤ４へと接続され、左側の給電端子23に接続されている。
【００６７】
そして、上記各実施形態と同様に、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内において、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度が１２０℃以下の範囲内において、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が０．２倍以上２．５倍以下の範囲に設定され、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下の範囲に設定されている。
【００６８】
したがって、第３の実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加え、赤色ＬＥＤ４の温度変化による特性の変化の影響をより軽減することが可能となる。つまり、基板２上に複数の青色ＬＥＤ３及び複数の赤色ＬＥＤ４が実装された場合、基板２の中央部の温度が上昇しやすく、温度変化が大きくなる傾向となる。そこで、赤色ＬＥＤ４を基板２の端部側、すなわち、中央部に配置しないようにすることにより、赤色ＬＥＤ４が温度変化を受ける度合いを少なくすることができる。
【００６９】
次に、第４の実施形態を、図１３を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００７０】
本実施形態では、赤色ＬＥＤ４を並列に接続したものを、青色ＬＥＤ３と交互に直列接続して配置し、直列回路30を構成したものである。そして、これら各赤色ＬＥＤ４と青色ＬＥＤ３との間には、四角形状の接続導体32が絶縁性の接着剤によって接着されている。この直列回路30が９個設けられており、これらが電源側に対して相互に並列に接続されるようになっている。
【００７１】
より詳しくは、１つの直列回路30をとってみると、図示上、右側の給電端子23に接続されたボンディングワイヤ29が青色ＬＥＤ３の正極側の素子電極27に接続され、この青色ＬＥＤ３の負極側の素子電極27が接続導体32に接続されている。さらに、この接続導体32に２本のボンディングワイヤ29が接続され、これらボンディングワイヤ29がそれぞれ隣接する２個の赤色ＬＥＤ４の正極側の素子電極28に接続されている。次いで、この２個の赤色ＬＥＤ４の負極側の素子電極28に接続された各ボンディングワイヤ29が接続導体32に接続され、この接続導体32と隣接する青色ＬＥＤ３の正極側の素子電極27とがボンディングワイヤ29によって接続されている。このように順次青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４とは、ボンディングワイヤ29によって接続されている。
【００７２】
そして、上記各実施形態と同様に、照明装置41への発光装置１の取付状態での通常使用温度の範囲内において、つまり点灯状態の青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４の各素子のジャンクション温度が１２０℃以下の範囲内において、青色ＬＥＤ３の光度に対し、赤色ＬＥＤ４の光度が０．２倍以上２．５倍以下の範囲に設定され、より好ましくは０．２倍以上１．７倍以下の範囲に設定されている。
【００７３】
したがって、第４の実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加え、赤色ＬＥＤ４を並列に接続することにより、赤色ＬＥＤ４に流れる電流を少なくすることができる。したがって、電流の増加によって効率の低下が大きい赤色ＬＥＤ４の効率の低下を抑制することができる。
【００７４】
次に、第５の実施形態を、図１４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００７５】
本実施形態は、第１の実施形態を前提に、第１の実施形態における封止部材７に含有された５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長にピーク波長を有する光を放射する黄色蛍光体（第１の蛍光体）に加え、これよりも長波長側に変換する蛍光体（第２の蛍光体）を含有させたものである。
【００７６】
具体的には、基板２に青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４を実装し、その上を第１の蛍光体と第２の蛍光体との２種類の蛍光体を含有させた封止部材７で覆うものである。つまり、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４を、青色ＬＥＤ３から出射された青色光によって励起されて黄色乃至緑色系の蛍光を発する黄色蛍光体と、同様に、青色ＬＥＤ３から出射された青色光によって励起されて赤色の蛍光を発する赤色蛍光体とを所望の混合比で混入させた封止部材７で封止するようになっている。
【００７７】
このような構成により、図１４に示すような分光スペクトルが得られる。図１４において、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、縦軸は相対強度を示している。この図からも分かるように、第２の蛍光体によって長波長側の光が追加され、赤み成分の不足を補うことが可能となる。
【００７８】
したがって、第５の実施形態によれば、青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４によって発光効率が向上でき、一方、赤み成分を赤色蛍光体を用いて補うことにより、赤色ＬＥＤ４の光度を少なくして、赤色ＬＥＤ４の温度変化による特性変化の影響を少なくすることが可能となる。
【００７９】
次に、第６の実施形態を、図１５及び図１６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００８０】
本実施形態は、第３の実施形態における基板２に実装された青色ＬＥＤ３及び赤色ＬＥＤ４（第１の赤色ＬＥＤ4a）に加え、第２の赤色ＬＥＤ4bを実装するものである。この第２の赤色ＬＥＤ4bは、図１５の発光スペクトルに示すように第１の赤色ＬＥＤ4aより長波長の６２５ｎｍ〜６４５ｎｍの発光波長を有するものである。このような構成により、赤み成分を補い、さらに演色性の向上を図ることができる。
【００８１】
図１６に示すように、例えば、第２の赤色ＬＥＤ4bは、中央の３列の素子列において配置するようにしてもよい。具体的には、素子列における両側の第１の赤色ＬＥＤ4aに隣接して配置されている。また、この場合、第２の赤色ＬＥＤ4bは、発光効率が低いので第１の赤色ＬＥＤ4aの光度よりも低く設定するのが好ましい。例えば、第１の赤色ＬＥＤ4aが１４個実装されているのに対し、第２の赤色ＬＥＤ4bは６個実装されるようになっている。
【００８２】
なお、照明装置41としては、光源や屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等に適用が可能である。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１    発光装置
２    基板
３    青色発光ＬＥＤ素子
４    赤色発光ＬＥＤ素子
６    波長変換手段
30    直列回路
41    照明装置
42a，43a    装置本体
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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