(57)【要約】【課題】色むらを低減させることができる、発光素子と蛍光体を分散させたシートとを組み合わせた白色光源装置を提供する。【解決手段】光源ユニット１０の青色ＬＥＤ光源１１から出射された青色光は、集光レンズ１２により集光されてロッドレンズ２１の入射端面に出射し、ロッドレンズ２１の内部で数回繰り返し反射されながら進行することによって輝度ムラが低減してロッドレンズ２１の出射端から出射端に接着された蛍光体シート３１に輝度が均一化された青色光として入射し、蛍光体シート３１からはどの方向からみても同じ色に見える白色光３２として出射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、
入射端面から入射した前記ＬＥＤ光源からの入射光線を、均一化された光線として出射端面から出射するロッドレンズと、
前記ロッドレンズの出射端面に近接して設けられた蛍光体シートと、を備えたことを特徴とする白色光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源の出射光を前記ロッドレンズの前記入射端面に集光する集光レンズを有する、白色光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源の出射光を前記ロッドレンズの前記入射端面に集光するリフレクタを有する、白色光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源は前記ロッドレンズの入射端面に直接近接して設けられている、白色光源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤ光源であり、
前記蛍光体シートは、入射した青色光により励起された蛍光体から発光した光が入射した青色光と混合して白色光を発光する黄色の蛍光体が配置された透光性のシートである、白色光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤ光源であり、
前記蛍光体シートは、入射した青色光により励起された蛍光体から発光した光が入射した青色光と混合して白色光を発光する赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体が配置された透光性のシートである、白色光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の白色光源装置において、
前記ＬＥＤ光源は、近紫外放射ＬＥＤ光源であり、
前記蛍光体シートは、入射した近紫外線により励起された蛍光体から白色光を発光する、赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体とが配置された透光性のシートである、白色光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色光源装置に関し、特にロッドレンズを備えた白色光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体を含有した透過性のバインダにより青色発光素子を封止して、青色発光素子が発する青色光と、青色光が入射した蛍光体が発する励起光とを混合することによって白色光とする白色光源がある。このような構造の白色光源では、青色発光素子と蛍光体とによる吸収が大きく、白色光の出射効率が低かった。青色発光素子が発した光のうち、相当部分は蛍光体で反射され青色発光素子に戻るが、青色発光素子内では屈折率が高いため再度外部へ出射されにくく、吸収される比率が大きい。また、蛍光体層に入光した光の相当部分は蛍光体層内で吸収されるので、蛍光体層を通って外部に放射される白色光の出射効率は低い。
【０００３】
発光素子と蛍光体とを組み合わせるためのこの外の手段の一つとして、発光素子と蛍光体を分散させたシートとを離れた位置に配置する方法がある。例えば、特許文献１（特開２００６−４９８１４）には、基体上の発光素子を囲んで内部に円形の反射面を持つ２段の反射部材が設けられ、発光素子の上部には光を波長変換する蛍光体を含有する波長変換層が設けられた発光装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２００４−２１２４６９）には複数のＬＥＤからの出射光をロッドインテグレータに入射して高い光強度でかつ均一な出射光が得られる照明装置が開示されており、特許文献３（特開２００５−９９３２８）にはロッドレンズの入射端側の凹部にＬＥＤチップを設け照度分布を均一化させて小型軽量化および低価格化を図った照明装置が開示されているが蛍光体シートは設けられていない。
【０００５】
特許文献４（特開２００５−３３９８５３）には青色ＬＥＤを取り囲む蛍光物質から出射する白色光をロッドレンズに入射して照明面で色むらが発生しにくくした光源装置が開示されているが、青色ＬＥＤの出射光をロッドレンズを経由して蛍光物質に入射させる記載はない。
【特許文献１】特開２００６−４９８１４号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２４６９号公報
【特許文献３】特開２００５−９９３２８号公報
【特許文献４】特開２００５−３３９８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＥＤ（発光ダイオード）の光には出射角度によって光の強度が異なるという特性がある。そのため、リフレクタによって配光を制御することが電球などに比べて困難である。発光素子と離れた位置に蛍光体を分散させたシートを配置して白色光源を得る方法においても、ＬＥＤ光がシート面に均一に照射されないため、中心と端でかなりの色むらが生じる。特にこの白色光を一般照明として使用する場合には色むらは重大な問題であり、できるだけ低減する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、色むらを低減させることができる、発光素子と蛍光体を分散させたシートとを組み合わせた白色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】
【０００８】
本発明の白色光源装置は、
ＬＥＤ光源と、入射端面から入射したＬＥＤ光源からの入射光線を、均一化された光線として出射端面から出射するロッドレンズと、ロッドレンズの出射端面に近接して設けられた蛍光体シートと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
ＬＥＤ光源の出射光をロッドレンズの入射端面に集光する集光レンズを有してもよく、ＬＥＤ光源の出射光をロッドレンズの入射端面に集光するリフレクタを有してもよく、ＬＥＤ光源はロッドレンズの入射端面に直接近接して設けられていてもよい。
【００１０】
ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤ光源であり、蛍光体シートは、入射した青色光により励起された蛍光体から発光した光が入射した青色光と混合して白色光を発光する黄色の蛍光体が配置された透光性のシートであってもよい。
【００１１】
また、ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤ光源であり、蛍光体シートは、入射した青色光により励起された蛍光体から発光した光が入射した青色光と混合して白色光を発光する赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体が配置された透光性のシートであってもよい。
【００１２】
ＬＥＤ光源は、近紫外放射ＬＥＤ光源であり、蛍光体シートは、入射した近紫外線により励起された蛍光体から白色光を発光する、赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体とが配置された透光性のシートであってもよい。
【００１３】
指向性の強いＬＥＤの光を一旦ロッドレンズに通すことで、ロッドレンズ出射面における光の均一性が高まり、この光を蛍光体シートに直接照射することで色むらのない白色光が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ＬＥＤ光源と蛍光体を分散させたシートとの間にロッドレンズが配置されたので、均一性の高い光を蛍光体シートに照射することができてシート内での色の分離がなくなり、色むらのない白色光を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【００１６】
第１の実施の形態の白色光源装置１は、青色のＬＥＤから構成される青色ＬＥＤ光源１１と青色ＬＥＤ光源１１から投射される青色の光線をロッドレンズ２１の入射面に集光する集光レンズ１２とからなる光源ユニット１０と、ロッドレンズ２１と、ロッドレンズ２１の出射面に接着された蛍光体シート３１と、筐体となるケーシング４１とを備える。
【００１７】
青色ＬＥＤ光源１１には不図示の電源からスイッチを経由して電流が供給される。ロッドレンズ２１は、四角柱形状の透明体であり、その外周壁面の内面は反射面になっており、ロッドレンズ２１に入射した光線は内部で数回繰り返し反射されながら進行することによって、ロッドレンズ２１の出射端での輝度ムラが低減する。ここではロッドレンズとして説明するが中空四角柱形状のライトトンネルを用いても同様の効果を得ることができる。
また、透明円柱形状の光学素子をライトトンネルとして使用してもよい。
【００１８】
蛍光体シート３２は、入射した青色光により励起された蛍光体から発光した光が入射した青色光と混合して白色光を発光する黄色の蛍光体が配置された透光性のシートである。
【００１９】
上述のように、ＬＥＤの光には出射角度によって光の強度が異なるという特性があるので、蛍光体シート３１上に投射した場合に蛍光体シート３１から出射される白色光に色むらを生ずるという問題がある。
【００２０】
光源ユニット１０の青色ＬＥＤ光源１１から出射された青色光は集光レンズ１２により集光されてロッドレンズ２１の入射端面に出射し、ロッドレンズ２１の内部で数回繰り返し反射されながら進行することによって輝度ムラが低減してロッドレンズ２１の出射端から出射端に接着された蛍光体シート３１に輝度が均一化された青色光として入射し、蛍光体シート３１からはどの方向からみても同じ色に見える白色光３２として出射される。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第２の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【００２２】
第２の実施の形態の白色光源装置２では、青色ＬＥＤ光源１１の出射光のロッドレンズ２１への集光手段が、集光レンズ１２からリフレクタ１３に変更された以外は第１の実施の形態と構成も機能も同じなので、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
第２の実施の形態の白色光源装置２では、青色ＬＥＤ光源１１とリフレクタ１３とが光源ユニット５０を形成しており、リフレクタ１３が青色ＬＥＤ光源１１の出射光を集光してロッドレンズ２１の入射端面に出射する。
【００２４】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の第３の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【００２５】
第３の実施の形態の白色光源装置３では、青色ＬＥＤ光源１１の出射面がロッドレンズ２１の入射端面と直接接触しており、青色ＬＥＤ光源１１の出射光が直接ロッドレンズ２１に入射する以外は第１の実施の形態と構成も機能も同じなので、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
青色ＬＥＤ光源１１から直接ロッドレンズ２１に入射した青色光はロッドレンズ２１の入り口近傍で拡散し、内部で数回繰り返し反射されながら進行する。拡散距離だけロッドレンズ２１を長くする必要があるが、集光レンズ１２やリフレクタ１３は不要となりコンパクトな構成となる。
【００２７】
蛍光体シート３２は、最も広く用いられている、入射した青色光により励起された黄色の蛍光体から発光した光が、入射した青色光と混合して白色光を発光する蛍光体が配置された透光性のシートとして説明したが、白色の得られる、発光体と発色蛍光体との組み合わせに対して同様に適用できる。
【００２８】
白色の得られる発光体と発色蛍光体との組み合わせとしては、例えば、「青色発光ダイオードと緑色発色蛍光体＋橙色発色蛍光体」の組み合わせ、「近紫外発光ダイオードと青色発色蛍光体＋緑色発色蛍光体＋赤色発色蛍光体」の組み合わせが用いられており、この場合にも発光ダイオードと蛍光体が配置された蛍光体シートの間にロッドレンズ２１を配置することにより蛍光体シート３１からはどの方向からみても同じ色に見える白色光３２として出射される。
【００２９】
この他にも、「青色発光ダイオードと黄色発色蛍光体＋赤色発色蛍光体」の組み合わせ、「近紫外発光ダイオードと青色発色蛍光体＋緑色発色蛍光体＋橙色発色蛍光体」の組み合わせなども研究されているが、この場合にも同様にロッドレンズを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の白色光源装置の模式的側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３    白色光源装置
１０、５０    光源ユニット
１１    青色ＬＥＤ光源
１２    集光レンズ
１３    リフレクタ
２１    ロッドレンズ
３１    蛍光体シート
３２    白色光
４１    ケーシング
【図１】
2008235439.tif 000003
【図２】
2008235439.tif 000004
【図３】
2008235439.tif 000005