(57)【要約】【課題】より均一な輝度で可視光発光が可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、複数のＵＶ−ＬＥＤ１２と、当該ＵＶ−ＬＥＤ１２から照射された紫外線光を全反射させる反射体１６と、反射体１６で反射された紫外線光を受けて可視光発光する蛍光体を備えたフィルタ部材２２と、を備える。この構成によれば、ＵＶ−ＬＥＤ１２から照射された紫外線光の光路長は、反射体１６を介在させない場合に比べて長くなる。そして、紫外線光の光束は、光路長が長くなるにつれ、徐々に広がり拡散され、その強度が均一化される。つまり、この構成によれば、均一な強度でフィルタ部材を紫外線照射することができ、均一な輝度で可視光発光が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体に紫外線光を照射することで可視光を発光する発光装置であって、
紫外線光を発する複数の光源と、
光源の光軸を横断する位置において、当該光源の光軸に対して傾斜して設けられた反射体であって、光源から照射された紫外線光を反射させる反射体と、
所望の発光パターンに応じて蛍光体が配置されたフィルタ部材であって、反射体により反射された紫外線光を受ける位置に設けられたフィルタ部材と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
反射体は、光源から照射された紫外線光を乱反射させる形状であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置であって、
フィルタ部材は、特定の色の蛍光体が所望発光パターンに応じた形状となるべく配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発光装置であって、
フィルタ部材は、透光性材料からなる基板上に、所望の画像を蛍光体含有インクでシルク印刷することで構成されることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体に紫外線光を照射することで可視光を発光する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ（以下「ＵＶ−ＬＥＤ」という）と、蛍光体と、を組み合わせた発光装置が提案されている。この種の発光装置は、ＵＶ−ＬＥＤで蛍光体に紫外線光を照射し、当該紫外線光で励起された蛍光体が発する可視光を外部に取り出す仕組みとなっている。
【０００３】
特許文献１には、この仕組みに基づいて提案された面発光ＬＥＤ光源が開示されている。この面発光ＬＥＤ光源は、内面に蛍光体を有し、少なくとも一方向が開口した箱状、樋状あるいはドーム状の反射体と、当該反射体を照射するＵＶ−ＬＥＤと、反射体の開口部を覆う透光体と、を備えている。ＵＶ−ＬＥＤが、反射体の表面に到達すると、当該反射体に設けられた蛍光体が発光する。蛍光体から発光した可視光は反射体で反射、拡散されて、透光体から外側に放射される。この構成によれば、反射体により可視光が拡散されるため、均一な面状の発光が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４３８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この特許文献１に記載の技術では、蛍光体の直後に反射面が設けられていることになる。そのため、蛍光体から発生した可視光のうち一部しか反射面に到達しないことになり、最終的に透光体から放射される可視光は、反射により拡散された可視光と反射されることなく透光体に到達した可視光とが混在することになる。その結果、透光体から放射される可視光の輝度は、均一とは言い難かった。つまり、従来のＵＶ−ＬＥＤを用いた発光装置では、均一な輝度で発光させることは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明では、より均一な輝度での可視光発光が可能な発光装置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】
【０００７】
本発明の発光装置は、蛍光体に紫外線光を照射することで可視光を発光する発光装置であって、紫外線光を発する複数の光源と、光源の光軸を横断する位置において、当該光源の光軸に対して傾斜して設けられた反射体であって、光源から照射された紫外線光を反射させる反射体と、所望の発光パターンに応じて蛍光体が配置されたフィルタ部材であって、反射体により反射された紫外線光を受ける位置に設けられたフィルタ部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
好適な態様では、反射体は、光源から照射された紫外線光を乱反射させる形状である。他の好適な態様では、フィルタ部材は、特定の色の蛍光体が所望発光パターンに応じた形状となるべく配置されている。他の好適な態様では、フィルタ部材は、透光性材料からなる基板上に、所望の画像を蛍光体含有インクでシルク印刷することで構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予め、光源から照射された紫外線光を反射体で反射、拡散し、この拡散された紫外線光で蛍光体を照射している。換言すれば、均一な強度で蛍光体を照射している。その結果、均一な輝度での可視光発光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である発光装置１０の概略断面図である。この発光装置１０は、紫外線光の照射をうけて励起する蛍光体からの可視光の発光を利用する発光装置１０である。以下では、白色光を発光する発光装置１０を例として説明する。ただし、当然ながら、後述する蛍光体群２０の構成を適宜変更することで、他の色やパターンの可視光を発光させるようにしてもよい。
【００１１】
この発光装置１０には、光源となるＵＶ−ＬＥＤ１２が複数設けられている。各ＵＶ−ＬＥＤ１２は、図示しない駆動回路からの制御に従って紫外線光を適宜、照射する。複数のＵＶ−ＬＥＤ１２は、その分布が均一となるべく、基板１４上にアレイ状に配置されている。ここで、各ＵＶ−ＬＥＤ１２は、その光軸が後述するフィルタ部材２２に略平行となるべく配置されている。換言すれば、各ＵＶ−ＬＥＤ１２は、フィルタ部材２２を直接照射しないような配置となっている。
【００１２】
このＵＶ−ＬＥＤ１２の光軸を横断する位置には、反射体１６が設けられている。反射体１６は、ＵＶ−ＬＥＤ１２の光軸に対して傾斜して配置されており、ＵＶ−ＬＥＤ１２から照射される紫外線光を受けることになる。この反射体１６には、紫外線光を全反射させる反射面１６ａが設けられており、ＵＶ−ＬＥＤ１２から照射された紫外線光をフィルタ部材２２へと導くようになっている。
【００１３】
この反射された紫外線光を受ける位置にはフィルタ部材２２が設けられている。フィルタ部材２２は、複数種類の蛍光体から構成される蛍光体群２０と、当該蛍光体群２０の基板として設けられた透明基板１８と、を備えている。
【００１４】
図２は、このフィルタ部材２２の部分拡大図である。透明基板１８は、可視光の透過が可能な材料、例えば、ガラスや透明樹脂等からなる板材である。この透明基板１８の表面には、紫外線光の透過を阻害する紫外線カットコートが施されており、太陽光などの環境光に含まれる紫外線光が発光装置１０の内部に到達しないように、また、蛍光体群２０を透過したＵＶ−ＬＥＤ１２からの紫外線光が外部に漏洩しないようになっている。なお、この透明基板１８は、必ずしも設けられる必要はなく、後述する蛍光体群２０のみでフィルタ部材２２を構成するようにしてもよい。
【００１５】
蛍光体群２０は、複数種類の蛍光体３０ｒ，３０ｇ，３０ｂ（以下、特に色を限定しない場合は「蛍光体３０」と表現する）をモザイク状に配置したものである。より具体的には、蛍光体群２０には、励起時に赤色可視光を発する赤色蛍光体３０ｒ、励起時に緑色可視光を発する緑色蛍光体３０ｇ、励起時に青色可視光を発する青色蛍光体３０ｂをモザイク状に配置することで構成されている。各蛍光体としては周知の蛍光体、例えば、赤色蛍光体３０ｒにはＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色蛍光体３０ｇにはＺｎＳ：Ｃｕを、青色蛍光体３０ｂにはＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕなどを用いることができる。
【００１６】
この三種類の蛍光体３０ｒ，３０ｇ，３０ｂは、各々から発せられる有色の可視光が混合された際に白色可視光となる（あるいは、白色可視光として利用者に認識される）ように、均等に分散されて配置される。具体的には、上面視略矩形の蛍光体３０を、縦方向、横方向それぞれについて、赤色蛍光体３０ｒ、緑色蛍光体３０ｇ、青色蛍光体３０ｂの順で繰り返し配設している。かかるパターンで三色の蛍光体３０を配設することにより、これら三種類の蛍光体３０が励起されて発せられる三色の可視光が混合され、白色可視光として取り出されることになる。
【００１７】
各蛍光体３０の大きさは、当該発光装置１０から利用者までの距離等に基づいて決められる。すなわち、街灯や電光掲示板などのように、発光装置１０の設置位置から当該発光装置１０の利用者までの距離が遠い場合、各蛍光体のサイズを大きくしても、発光装置１０から離れた位置にいる利用者からは各蛍光体３０のサイズは小さく見える。その結果、利用者は、各蛍光体３０から発せられる三色の可視光を個別に認識することはできず、三色が混合された白色光として認識する。逆に、室内照明などのように、発光装置１０の設置位置から利用者までの距離が近い場合には、蛍光体３０のサイズが大きいと、利用者は、各蛍光体３０から発せられる三色の可視光を個別に認識してしまい、白色光として認識することが困難となる。したがって、発光装置１０から利用者までの距離が小さいほど、各蛍光体３０のサイズを小さくすることが望ましい。
【００１８】
次に、この発光装置１０による可視光発光の仕組みについて説明する。図１に図示している通り、本実施形態において、複数のＵＶ−ＬＥＤ１２は、その光軸がフィルタ部材２２に略平行となるべく配置されており、当該光軸を横断する形で反射体１６が設けられている。したがって、複数のＵＶ−ＬＥＤ１２から照射された紫外線光は、まず、反射体１６へと到達する。反射体１６に到達した紫外線光は、当該反射体１６の反射面１６ａによって全反射する。
【００１９】
全反射された紫外線光は、フィルタ部材２２に設けられた蛍光体群２０に到達し、蛍光体３０を励起させる。この蛍光体３０の励起により可視光が発生する。この可視光は、互いに混合されつつ透光性材料からなる透明基板１８を透過して、白色可視光として外部へと照射される。なお、蛍光体３０を透過した紫外線光は、透明基板１８の表面に設けられた紫外線カットコートにより外部へ漏洩が防止される。
【００２０】
ところで、本実施形態では、反射体１６を介してフィルタ部材２２に紫外線を照射している。一方、反射体１６を介することなく、ＵＶ−ＬＥＤ１２によって直接フィルタ部材２２に紫外線照射する構成も当然、考えられる。すなわち、図３に図示するように、複数のＵＶ−ＬＥＤ１２をフィルタ部材２２に対向して配設する構成も考えられる。しかしながら、この場合、各ＵＶ−ＬＥＤ１２からフィルタ部材２２までの距離が短くなってしまい、紫外線光の強度分布がまばらになるという問題がある。
【００２１】
すなわち、各ＵＶ−ＬＥＤ１２から照射された紫外線光の光束は、進行するにつれ徐々に広がり拡散される。当然ながら、紫外線光の光路長が長いほど拡散の度合いは高くなる。ところが、図３に図示するように、ＵＶ−ＬＥＤ１２とフィルタ部材２２とを対向配置した場合には、十分な長さの光路長を確保することができず、結果として、フィルタ部材２２に到達する紫外線光の強度分布にバラつきが生じることになる。ここで、各蛍光体３０から発光される可視光の強度は、照射される紫外線光の強度に比例する。そのため、紫外線光の照射強度のバラつきは、取り出される可視光の輝度のバラつきを招く。つまり、ＵＶ−ＬＥＤ１２とフィルタ部材２２とを対向配置した場合には、可視光の輝度がばらつくという問題が生じる。
【００２２】
もちろん、ＵＶ−ＬＥＤ１２とフィルタ部材２２とを対向配置した場合であっても、ＵＶ−ＬＥＤ１２とフィルタ部材２２との距離を離すことにより、この輝度のバラつきを防止することはできる。しかしながら、その場合、発光装置１０の大型化という新たな問題が生じる。また、ＵＶ−ＬＥＤ１２の配置間隔を小さくすることにより、紫外線光照射強度のバラつきを防止することも考えられるが、その場合、使用するＵＶ−ＬＥＤ１２の個数が増加し、ひいては、コスト増加という問題を招く。
【００２３】
一方、本実施形態では、既述したとおり、反射体１６を介してフィルタ部材２２に紫外線を照射している。そのため、発光装置１０のサイズやＵＶ−ＬＥＤ１２の配置間隔に比して、ＵＶ−ＬＥＤ１２からフィルタ部材２２に到達するまでの紫外線光の光路長が長くなり、フィルタ部材２２に到達する紫外線光は十分に拡散された状態となる。その結果、フィルタ部材２２から照射される可視光の輝度をほぼ均一とすることができる。
【００２４】
以上、説明したように、本実施形態によれば、紫外線光の光路上に反射体１６を介在させることにより、発光装置１０の過度な大型化やコスト増加を防止しつつ、ほぼ均一な輝度で可視光を生じさせることができる。
【００２５】
次に、他の実施形態について図４を用いて説明する。図４は、他の実施形態である発光装置１０の概略断面図である。この発光装置１０は、反射体１６の反射面１６ａが、照射された紫外線光を乱反射させる形状である点以外は、上述の実施形態と同様の構成である。
【００２６】
具体的には、本実施形態において、反射体１６の反射面１６ａは、断面略弧状となっている。この反射面１６ａに到達した紫外線光は、乱反射することになり、平坦な反射面で反射する場合に比べて、紫外線光はより拡散されることになる。その結果、フィルタ部材２２から照射される可視光の輝度がより均一化される。
【００２７】
なお、ここで、説明した反射面１６ａの形状は一例であり、乱反射を生じさせる形状であれば、当然、他の形状であってもよい。例えば、図５に図示するように、多数の凹凸を備える反射面１６ａとしてもよい。
【００２８】
また、上記説明は、いずれも、白色可視光を発する発光装置について説明したが、蛍光体群２０を構成する蛍光体３０の種類や配置パターンを適宜、変更することにより、当然、他の発光パターンで発光する発光装置１０に応用してもよい。
【００２９】
例えば、本実施形態では、蛍光体群２０の表面は平坦面としているが、当該蛍光体群２０を構成する各蛍光体３０の厚みを異ならせる等して、蛍光体群２０の表面を非平坦面としてもよい。蛍光体群２０の表面を非平坦面とすることで、蛍光体群２０の表面積が増加し、可視光の発光輝度を増加させることができる。
【００３０】
また、上記説明では、フィルタ部材２２の全面から白色可視光を発光させる構成としているが、使用する蛍光体３０の種類や配設パターンを変更することで、当然、他の有色可視光を発光させるようにしてもよい。
【００３１】
さらに、特定の色の蛍光体３０を文字列や図形等の形状で配設し、当該文字列や図形を蛍光色で発光させるようにしてもよい。また、蛍光体３０を含有したインクを用いて、イラストや写真を透明基板の表面にシルク印刷して蛍光体群２０を構成してもよい。かかる構成とすることでフルカラーでの発光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態である発光装置の概略断面図である。
【図２】フィルタ部材の部分拡大図である。
【図３】従来の発光装置の概略断面図である。
【図４】他の実施形態である発光装置の概略断面図である。
【図５】他の実施形態である発光装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  発光装置、１２  ＵＶ−ＬＥＤ、１４  基板、１６  反射体、１６ａ  反射面、１８  透明基板、２０  蛍光体群、２２  フィルタ部材、３０  蛍光体。
【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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