(57)【要約】【課題】本発明は、発光色の色むらを低減することができる照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】請求項１の照明装置は、基板２、絶縁体４と、絶縁体を介して前記基板に配設された回路パターン５ａ，５ｂと、回路パターンを介してマトリクス状に配置される複数の発光素子６と、前記基板に配設され、前記複数の発光素子から放射される光を反射する反射体９と、発光素子を被覆する第１の樹脂層１１と、第１の樹脂層の粘度よりも低い粘度に形成され、第１の樹脂層の上側に配設される第２の樹脂層１２と、を具備することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の収容部を有する基板と；
各収容部に配設された発光素子と；
各収容部に設けられ、前記発光素子を被覆する第１の樹脂層と；
第１の樹脂層の粘度よりも低い粘度に形成され、第１の樹脂層の上側に配設される第２の樹脂層と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
基板と；
基板に配設された絶縁体と；
絶縁体を介して前記基板に配設された回路パターンと；
回路パターンを介してマトリクス状に配置される複数の発光素子と；
前記基板上に配設され、前記複数の発光素子から放射される光を反射する反射体と；
発光素子を被覆する第１の樹脂層と；
第１の樹脂層の粘度よりも低い粘度に形成され、第１の樹脂層の上側に配設される第２の樹脂層と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
第１の樹脂層は拡散剤又は反射剤を含んでいることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
第２の樹脂層は蛍光体を含んでおり、前記蛍光体の粒径は前記拡散材又は反射材の粒径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
第１の樹脂層は、樹脂に拡散剤を３ないし５質量％添加してなることを特徴とする請求項４記載の照装置。
【請求項６】
前記第２の樹脂層の屈折率は、空気の屈折率と第１の樹脂層の屈折率との間であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置の一例としては、ＬＥＤチップを配設するケース内に、合成樹脂を充填してＬＥＤチップをケース内に封止する面実装タイプのものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この種のＬＥＤ装置により白色光を発光させる従来例の一例としては、青色発光ＬＥＤチップにより発光させた青色光と、黄色発光ＬＥＤチップにより発光させた黄色光と、を混合させるもの（以下、第１の従来技術という）が知られている。また、他の従来例としては、青色発光ＬＥＤチップの青色光と、この青色発光により黄色発光蛍光体を励起させて得た黄色光とを混色させるもの（以下、第２の従来技術という）が知られている。
【特許文献１】特開２００２−４３６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１の従来技術では、青色発光ＬＥＤチップと黄色発光ＬＥＤチップとの間に距離があるので、青色光と黄色光の混色を均一にすることが難しく、白色光以外の他の色になり易い。また、青色光と黄色光をそれぞれ発光する少なくとも２個のＬＥＤチップを設置するためのスペースが必要であり、これを搭載する機器の大形化を招いている。
【０００５】
そして、第２の従来技術では、その封止樹脂外面に対して垂直方向から見た場合、青色発光ＬＥＤチップが位置する中央部でほぼ白色光が得られるものの、その周辺部では黄色光が分布し、色むらが発生する。また、このために、封止樹脂外面に対して斜めから見た場合には、主に黄色光が発光しているように見られる。さらに、この封止樹脂外面の中央部においても、この中央部と青色発光ＬＥＤチップとの距離の方が、周辺部と青色発光ＬＥＤチップとの距離よりも近いので、その分、青色光の輝度が高く、青色光が抜けるので、白色光が青味がかって見えるという不具合もある。
【０００６】
本発明は、発光色の色むらを低減することができる照明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】
請求項１の発明は、複数の収容部を有する基板と；各収容部に配設された発光素子と；各収容部に設けられ、前記発光素子を被覆する第１の樹脂層と；第１の樹脂層の粘度よりも低い粘度に形成され、第１の樹脂層の上側に配設される第２の樹脂層と；を具備していることを特徴とする。
【０００８】
基板の材料は、ガラスエポキシ樹脂、アルミニウムまたは窒化アルミニウム等であるが、アルミニウムを含む基板は放熱性がよく、発光素子の温度上昇を抑制して、発光効率低下や素子劣化を抑制する。また、収容部は、基板に直接形成してもよいし、別部材によって基板上に形成してもよい。
【０００９】
請求項２の発明は、基板と；基板に配設された絶縁体と；絶縁体を介して前記基板に配設された回路パターンと；回路パターンを介してマトリクス状に配置される複数の発光素子と；前記基板上に配設され、前記複数の発光素子から放射される光を反射する反射体と；発光素子を被覆する第１の樹脂層と；第１の樹脂層の粘度よりも低い粘度に形成され、第１の樹脂層の上側に配設される第２の樹脂層と；を具備していることを特徴とする。
【００１０】
絶縁体は、基板の材料として金属材料を選択した場合に必要だが、ガラスエポキシ樹脂基板の場合には必要ない。回路パターンは、銅パターンで形成され正極と負極との間に複数の発光素子としての例えば発光ダイオードが電気的に接続される。また、発光素子は、前記基板上にマトリクス状に複数配設されて面光源を形成する。
【００１１】
反射体は、白色樹脂により形成され、発光素子の周囲を取り囲むように反射面を有している。そして、基板上には回路パターンが形成されていることから、反射体と基板との間には、少々の隙間が形成されることがある。発光素子の放射光は当該反射面により反射される。
【００１２】
第１の樹脂層は、製造時には、第２の樹脂層の粘度に比較して高い粘度を有し、ドロドロした状態のものが硬化したものである。したがって、反射体と基板との間には、少々の隙間が形成されることがあっても、隙間に流れ込むことがなく、所定の場所に樹脂量をほぼ一定にすることができる。そうすると、マトリクス上に配設された各発光素子からの光の透過量を一定にすることができ、第２の樹脂層において、光吸収量が一定になるので、色むらなく可視光に変換されるものである。
【００１３】
第２の樹脂層は、蛍光体をシリコーン樹脂等に混入させたものであり、発光素子からの光によって可視光に変換する。第２の樹脂層は、製造時には、第１の樹脂層の粘度に比較して低い粘度を有し、サラサラした状態のものが硬化したものである。したがって、第１の樹脂層の上に均等に満遍なく塗布されるものであり、第２の樹脂層の厚みに変化が無く発光色の色むらを低減できる。
【００１４】
さらに、反射体の上に制光体を配設してもよい。制光体はアクリル樹脂等によって成形され、各発光素子に光学設計される。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２記載の照明装置において、第１の樹脂層は拡散剤又は反射剤を含んでいることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３記載の照明装置において、第２の樹脂層は蛍光体を含んでおり、前記蛍光体の粒径は前記拡散剤又は反射剤の粒径よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４記載の照明装置において、第１の樹脂層は、樹脂に拡散剤を３ないし５質量％添加してなることを特徴とする。拡散剤の添加量ゼロ、すなわち、拡散剤の添加量無しの場合の光束を１００％としとき、拡散剤の添加量が５質量％を超過すると、光束が低下し、同添加量が３質量％未満になると、色むら低減効果が低下するので上記範囲が好適である。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれか一記載の照明装置において、前記第２の樹脂層の屈折率は、空気の屈折率と第１の樹脂層の屈折率との間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１ないし４の発明では、第１の樹脂層は、製造時には粘度が高く、反射体と基板との間には、少々の隙間が形成されることがあっても、隙間に流れ込むことがなく、所定場所に樹脂量をほぼ一定にすることができる。マトリクス上に配設された各発光素子からの光の透過量を一定にすることができ、第２の樹脂層において、光吸収量が一定になるので、色むらなく可視光に変換されるものである。さらに、第２の樹脂層は、製造時には、粘度が低く、第１の樹脂層の上に均等に満遍なく塗布されるものであり、第２の樹脂層の厚みに変化が無く、全体として発光色の色むらを低減できる。
【００２０】
請求項５の発明では、第１の樹脂層は、樹脂に拡散剤を３ないし５質量％添加するようにしたので、拡散剤の添加量ゼロ、すなわち、拡散剤の添加量無しの場合の光束を１００％としたとき、拡散剤の添加量が５質量％を超過すると、光束が低下し、同添加量が３質量％未満になると、色むら低減効果が低下するので上記範囲が好適である。
【００２１】
請求項６の発明では、第２の樹脂層の屈折率は、空気の屈折率と第１の樹脂層の屈折率との間であるので、発光素子が放射された光が、相対的に屈折率の高い第１の樹脂層から屈折率の低い第２の樹脂層に入射する際、界面で反射する光の量を低減でき、照明装置から光を取り出す効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図２のＩＩＩ部拡大図である。図に示すように照明装置１は基板２上に、複数の発光装置３，３・・・を例えば３行３列のマトリクス状に配設し、かつ一体に連成している。基板２は放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やＮｉ、ガラスエポキシ等の平板からなり、この基板２上には、電気絶縁体４を介してリードフレーム５が配設されている。
【００２３】
図３に示すようにリードフレーム５は、ＬＥＤ装置３毎にＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）５ａ，５ｂを形成しており、このリードフレーム５上には、発光装置３毎に、発光素子としての青色発光ＬＥＤチップ６をそれぞれ搭載している。各青色発光ＬＥＤチップ６は、青色の光を発光する例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなる。各青色発光ＬＥＤチップ６は、その底面電極を回路パターン５ａ，５ｂの一方上に載置して電気的に接続する一方、上面電極を回路パターン５ａ，５ｂの他方にボンディングワイヤ７により接続している。
【００２４】
そして、基板２上には、収容部としての凹部８が形成される。すなわち、各青色発光ＬＥＤチップ６の周囲を所要の間隔を置いて取り囲み、基板２の反対側（図２，図３では上方）に向けて漸次拡開する反射面を構成する円錐台状の凹部８をそれぞれ同心状に形成した反射体９をＬＥＤ装置３毎に形成すると共に、これらを一体に形成している。反射体９は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂よりなり、各凹部８は外部に開口する開口８ａをそれぞれ有する。
【００２５】
各凹部８は、その内部に、透光性を有するシリコーンゴムやエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を封止樹脂１０としてそれぞれ充填している。この封止樹脂１０は、青色発光ＬＥＤチップ６側に第１の樹脂層としての拡散層１１と、凹部開口８ａ側に第２の樹脂層としての黄色発光蛍光体層１２とが２層に形成されている。
【００２６】
なお、第２の樹脂層の屈折率は、空気の屈折率と第１の樹脂層の屈折率との間になるようにしている。そうすると、発光素子が放射された光が、相対的に屈折率の高い第１の樹脂層から屈折率の低い第２の樹脂層に入射する際、界面で反射する光の量を低減でき、照明装置から光を取り出す効率を向上できる。
【００２７】
拡散層１１は、凹部８内に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やＴｉ、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ等の拡散剤を３〜５質量％（ｍａｓｓ％）添加した封止樹脂を、青色発光ＬＥＤチップ６よりも高い位置まで注入して熱硬化させることにより形成され、蛍光体層１２との境界面１１ａを青色発光ＬＥＤチップ６側（図３では下面側）へ凹む湾曲面に形成している。この湾曲境界面１１ａは、その湾曲上端と同下端との間が例えば１μｍ〜５μｍが好ましい。
【００２８】
また、拡散層１１の封止樹脂１０に添加した拡散剤の添加量が３〜５質量％であるので、光束を低下させずに白色光の色むらを低減することができる。次の表１は拡散剤の添加量による光束変化を示す。なお、拡散剤の添加量ゼロ、すなわち、拡散剤の添加量無しの場合の光束を１００％とすると、拡散剤の添加量が５質量％を超過すると、光束が低下し、同添加量が３質量％未満になると、色むら低減効果が低下した。
【００２９】
黄色発光蛍光体層１２は、拡散層１１の熱硬化形成後、凹部８内に、ＬＥＤチップ６からの青色発光を受光して黄色に蛍光発光する黄色発光蛍光体を所要質量％添加した封止樹脂を注入して熱硬化させて構成されている。
【００３０】
次に、この照明装置１の作用を説明する。まず、各陰極側と陽極側の回路パターン５ａ，５ｂ間に、外部から所定の直流電圧が印加されると、各青色発光ＬＥＤチップ６が青色発光される。この青色発光は、拡散層１１により多方向へ拡散されてから黄色発光蛍光体層１２内に入射し、ここで黄色蛍光体を多方向から励起して黄色に発光させると共に、この黄色と混色されて白色光になって各凹部開口８ａから外部へ放射される。
【００３１】
拡散層１１は、製造時には粘度が高く、反射体９と基板２との間には、少々の隙間が形成されることがあっても、隙間に流れ込むことがなく、凹部８内に樹脂量をほぼ一定にすることができる。マトリクス上に配設された各発光素子からの光の透過量を一定にすることができ、黄色発光蛍光体層１２において、光吸収量が一定になるので、色むらなく可視光に変換されるものである。さらに、黄色発光蛍光体層１２は、製造時には、粘度が低く、拡散層１１の上に均等に満遍なく塗布されるものであり、黄色発光蛍光体層１２の厚みに変化が無く、全体として発光色の色むらを低減できる。
【００３２】
したがって、このＬＥＤ照明装置１によれば、青色発光ＬＥＤチップ６の微小な発光を拡散層１１により多方向へ拡散し、多方向から蛍光体層１２の黄色蛍光体を励起させて黄色に発光させ、かつこの黄色光と青色光とを混色させて白色光を発光させるので、この白色光の色むらを低減することができる。
【００３３】
なお、拡散層１１の拡散剤の添加率を５質量％よりも多くすると、青色発光ＬＥＤチップ６等の発光がＮｉ製等の基板２に吸収される光量が増加するので、凹部開口８ａから外部に放射される白色光の光束が低下する。
【００３４】
そこで、この基板２の受光面に、白色塗料等の反射材を塗布して反射面に形成することにより、光束低下を防止または抑制するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る実施形態に係るＬＥＤ照明装置の平面図。
【図２】同じく、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】同じく、図２のＩＩＩ部拡大図。
【符号の説明】
【００３６】
２…基板、４…絶縁体、５ａ，５ｂ…回路パターン、６…発光素子、９…反射体、１１…拡散層、１２…蛍光体層。
【図１】
2007043074.tif 000003
【図２】
2007043074.tif 000004
【図３】
2007043074.tif 000005