(57)【要約】【課題】  白色光照明として簡便で実用的な発光装置から放射される可視光を、通信に利用する可視光通信用照明装置を提供する。【解決手段】  情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部１３、変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射するＬＥＤチップと、励起光を吸収し、青色光を蛍光放射する蛍光体と、励起光を吸収し、青色光に対して、１／１０残光時間が短く、青色光と合成されて照明光となる黄色光を蛍光放射する蛍光体とを有する発光装置２１、及び、黄色光を受光可能な受光部１７とを有する。【選択図】  図１
2007165728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を放射する発光素子と、
前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、
前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く且つ１μｓｅｃ以下である第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記照明光は、白色であ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】
情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、
前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１の可視光と合成されて照明光となる第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料とを有する発光装置と、
前記第２の可視光を受光可能な受光部と、
を有することを特徴とする可視光通信用照明装置。
【請求項４】
情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、
前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光とは異なる波長の第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１及び第２の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１及び第２の可視光と合成されて照明光となる第３の可視光を蛍光放射する第３の波長変換材料とを有する発光装置と、
前記第３の可視光を受光可能な受光部と、
を有することを特徴とする可視光通信用照明装置。
【請求項５】
前記照明光は、白色であることを特徴とする請求項３または４に記載の可視光通信用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及び可視光通信用照明装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、近年、窒化ガリウム系の材料を用いて、青色光から近紫外光の発光が可能なＬＥＤあるいはＬＤが開発されてきた。これらの半導体発光素子を光源として、照明や表示用に使用できる発光装置の開発が行われ、更に、この発光装置に空間光伝送機能を持たせる可視光通信用照明装置の開発が試みられている。
【０００３】
照明用の発光装置は、自然の色である白色を実現することが基本にある。白色光を得る方法の内、例えば、青色、緑色、及び赤色のそれぞれのＬＥＤを使用する方法では、それぞれのＬＥＤに対して電源回路等を用意する必要があるので、構成が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、青色を発光するＬＥＤと、この青色により励起されて黄色を発光するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を組み合わせて、青色と黄色の混色により白色光を得る提案が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、この開示された発光装置は、個体毎の性能ばらつき、供給電流値変動、周囲温度の変動、及び経時変化等によって、白色光が色合いを持つ方向に変化するという問題を有している。つまり、青色発光のＬＥＤの材料組成及び駆動条件等によって、青色光の波長が変動し、青色光の波長が変動することにより、蛍光体から放射される黄色光とのバランスがくずれて色度座標がずれてしまい、演色性（光源によって照明された物の色の見え方が変わる性質）が悪化するという問題である。
【０００６】
また、多量の情報の伝送を求めて高速変調可能な白色ＬＥＤが開示されている。例えば、紫外線ＬＥＤ光源と、蛍光体ではないII−VI族半導体またはIII−Ｖ族半導体からなる複数の赤色光発光粒子、複数の青色光発光粒子および複数の緑色光発光粒子を備えたことを特徴とする白色ＬＥＤである（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
しかしながら、この発光装置（白色ＬＥＤ）は、固体中に局在した発光中心を含む蛍光体を使用しないために、ｎｓｅｃオーダで白色光をオン・オフできる可能性があるが、開示された上記発光粒子を使用する場合、発光装置の輝度が不十分という問題がある。
【０００８】
また、光伝送を行う変調光は、波長３９０ｎｍの光源の直接光を使用し、照明光は光源からの直接光の一部を蛍光体で変換した光とする照明装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、開示された照明装置は、光源からの光の一部を照明光として利用するために、照明光学系が複雑になり、照明光量が減少することは避けられず、白色の照明装置として、簡便に使用することは難しいという問題がある。
【特許文献１】特許第３５０３１３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１１１１４号公報
【特許文献３】特開２００４−３６３７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、白色光照明として簡便で実用的な発光装置及びこの発光装置から放射される可視光を通信に利用する可視光通信用照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の発光装置は、励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く且つ１μｓｅｃ以下である第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別態様の可視光通信用照明装置は、情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１の可視光と合成されて照明光となる第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料とを有する発光装置と、前記第２の可視光を受光可能な受光部とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の別態様の可視光通信用照明装置は、情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光とは異なる波長の第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１及び第２の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１及び第２の可視光と合成されて照明光となる第３の可視光を蛍光放射する第３の波長変換材料とを有する発光装置と、前記第３の可視光を受光可能な受光部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、白色光照明として簡便で実用的な発光装置及びこの発光装置から放射される可視光を通信に利用する可視光通信用照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係る発光装置及び可視光通信用照明装置について、図１乃至図５を参照しながら説明する。図１は可視光通信用照明装置の構成を模式的に示すブロック図である。図２は発光装置の構造を模式的に示す断面図である。図３は発光装置の構成を概念的に表わす模式図である。図４は発光装置の主に可視光領域の発光スペクトルを模式的に示す図である。図５は可視光通信用照明装置の入力信号及び出力信号の形状を模式的に示すタイミングチャートで、横軸の時間に対して、図５（ａ）は発光装置に入力される信号波形、図５（ｂ）は発光装置内の励起光の発光強度、図５（ｃ）は発光装置から放射される変換光の発光強度である。
【００１６】
図１に示すように、可視光通信用照明装置１は、情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部１３、変調電気信号に基づき励起光を放射し、励起光を吸収して、合成して白色光となる複数の変換光３３を空間に放出する発光装置２１、及び、白色の変換光３３の内、最も短い残光特性を有する変換光３３を波長選択的に受光可能とする受光部１７とを備えている。そして、可視光通信用照明装置１は、発光制御部１３及び発光装置２１等を有して変換光３３を放射する送信部１０と、変換光３３を選択的に受光する受光部１７及び復調部１８等を有する受信部１５に分けられる。
【００１７】
発光制御部１３は、送信する情報を含む入力信号１１を入力し、伝送速度に応じた、例えば、０と１に基づく変調電気信号を発光装置２１に出力する。発光装置２１及び変換光３３等については後述する。
【００１８】
受光部１７は、変換光３３を受光して、電気信号に変換する。受光部１７は、複数の変換光３３の中から、最も短い残光特性を有する変換光３３に波長を合わせて受光するためのフィルタ１６を有している。変換光３３は、後述するように、青色と黄色に強度ピークを有する２つのスペクトルが合成されて白色が形成されている。フィルタ１６は、高速伝送が可能な方の黄色光を通過するように設定されており、例えば、図示してない受光素子の表面に形成された光学膜で、黄色光のみを選択的に受光することを可能としてある。復調部１８は、受光部１７からの電気信号に、例えば、増幅、識別、整形等を行って、送信された情報に相当する信号として出力する。
【００１９】
次に、図２に示すように、発光装置２１は、励起光３１を放射する発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ２２、励起光３１を吸収して第１の可視光である青色の変換光３３ａを蛍光放射する第１の波長変換材料である蛍光体２９ａ、及び、励起光３１を吸収して第１の可視光より波長が長く且つ残光時間が短い第２の可視光である黄色の変換光３３ｂを蛍光放射する第２の波長変換材料である蛍光体２９ｂを有している。
【００２０】
発光装置２１は、他の構成として、ＬＥＤチップ２２が凹部底面に固定されたカップ部２５、カップ部２５に接続され、外部端子となるリード２３、リード２３と対をなす外部端子であるリード２４、ＬＥＤチップ２２をリード２３、２４に電気的に接続するワイヤ２６、及び、蛍光体２９ａ、２９ｂを含有させ、ＬＥＤチップ２２とカップ部２５とリード２３、２４の一端部とワイヤ２６等を封止するように覆う封止樹脂２８等を備えて、リード２３、２４と対向する先端部が球形の一部をなす砲弾形に形成されている。
【００２１】
ＬＥＤチップ２２は、サファイア、ＳｉＣ、または、ＧａＮ等を基板とした発光波長が４００ｎｍ以下の窒化ガリウム系半導体発光素子である。詳細な図示は省略するが、例えば、絶縁性のサファイア基板上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）等で、窒化物半導体層からなる発光層を有するダブルヘテロ構造が積層されている。表面側にｐ側及びｎ側の電極がボンディング可能な状態に形成されている。ＬＥＤチップ２２は、例えば、３６０〜３８０ｎｍに発光強度ピークを有している。また、ＬＥＤチップ２２は、供給される電力波形を情報に応じて変調しながら光源を点滅させることによって、伝送速度１０Ｍｂｐｓ以上の伝送能力を有している。
【００２２】
蛍光体２９ａ、２９ｂは、ＬＥＤチップ２２から放射される４００ｎｍ以下に強度ピークを有する近紫外光を励起光３１として、固体中に局在した発光中心（付活中心）を含む蛍光体である。蛍光体２９ａ、２９ｂから、それぞれ、放出された互いに補色関係にある青色の変換光３３ａ及び黄色の変換光３３ｂを合成した変換光３３が、白色光となり、照明光として利用可能である。また、蛍光体２９ａ、２９ｂが放射する変換光３３ａ、３３ｂは、残光があるために、ＬＥＤチップ２２に比較して、変調速度は遅くなるが、可視光通信に使用することが可能である。
【００２３】
蛍光体２９ａは、青色を蛍光放射する、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕである。蛍光体２９ｂは、黄色を蛍光放射する、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）：ＣｅまたはＹＡＧ：Ｃｅ，Ｔｂ等である。蛍光体２５ａ、２５ｂの１／１０残光時間は、それぞれ、１〜１０μｓｅｃ、０．１〜０．２μｓｅｃである。Ｃｅを付活されたＹＡＧ等は、他の付活剤を有する蛍光体に比較して、残光時間が短い傾向にあり、可視光通信の高速化に好都合である。なお、１／１０残光時間は、蛍光体を励起した後、励起停止直前の発光強度に対する励起停止後の残光の発光強度が１／１０になるまでの時間であり、以降、単に残光時間という。また、蛍光体２９ａ、２９ｂは、青色光及び黄色光を蛍光放射するものを組み合わせているが、互いに補色関係にあれば他の蛍光色を２つ組み合わせることは差し支えない。
【００２４】
対をなすリード２３、２４及びカップ部２５は、リードフレームから形成されている。リード２３の先端にはカップ部２５が設けられている。リード２４の一端部とカップ部２５は、近接して対向配置され、離間している。リード２３、２４の他端部は、互いに平行に、封止樹脂２８の外側に延在している。
【００２５】
カップ部２５は、先端方向に開いた凹部が形成され、凹部の底面に、ＬＥＤチップ２２が、裏面のサファイア基板を、銀ペーストを接着材として固定されている。銀ペーストは、近紫外光を反射し、放熱効果も有しているので好適である。凹部の内壁側面は、平滑面をなし、ＬＥＤチップ２２の励起光３１及び変換光３３を先端方向に反射、放出する。なお、銀ペーストに限らず、他の樹脂系接着材、共晶合金半田等を用いて、接着することは差し支えない。
【００２６】
ＬＥＤチップ２２のｐ側及びｎ側の電極は、先端側を向いた表面に配置され、金のワイヤ２６を介して、リード２４及びカップ部２５にそれぞれ接続されている。なお、ｐ側及びｎ側の電極は、逆の接続であっても差し支えない。
【００２７】
封止樹脂２８は、ＬＥＤチップ２２から発光された励起光３１を変換する蛍光体２９ａ、２９ｂを含有している。封止樹脂２８中の蛍光体２９ａ、２９ｂは、励起光３１のほとんど全てがＬＥＤチップ２２外に放射されない程度に、分散配置されている。封止樹脂２８は、励起光によって劣化されることが少ないシリコーン系樹脂である。
【００２８】
このシリコーン系樹脂を用いた封止は、例えば、蛍光体２９ａ、２９ｂをシリコーン系樹脂に混合、攪拌後、ＬＥＤチップ２２、カップ部２５、リード２３、２４の一端部、及びワイヤ２６等を覆うように、砲弾状に形成して、硬化されてある。ＬＥＤチップ２２は、砲弾形状先端の凸レンズの光軸上にほぼ配置されている。
【００２９】
上述した発光装置２１の、本質的な特徴をまとめる。図３に示すように、ＬＥＤチップ２２は近紫外光である励起光３１を放射する。近紫外光は、励起光３１として、蛍光体２９ａ、２９ｂに吸収される。図３（ａ）及び図４に示すように、蛍光体２９ａからは、４５０〜４６０ｎｍに強度ピークを有する青色の変換光３３ａが放射される。図３（ｂ）及び図４に示すように、蛍光体２９ｂからは、５４０〜５６０ｎｍに強度ピークを有する黄色の変換光３３ｂが放射される。青色の変換光３３ａと黄色の変換光３３ｂが合成された結果、発光装置２１から放射される変換光３３は白色光となる。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、青色の変換光３３ａの残光強度４１ａは、比較的緩やかに減少し、残光時間は、５〜１０μｓｅｃである。一方、図３（ｂ）に示すように、黄色の変換光３３ｂの残光強度４１ｂは、残光強度４１ａに比較して急激に減少し、残光時間は、約０．１５μｓｅｃである。
【００３１】
次に、可視光通信用照明装置１の動作について説明する。入力信号１１を、発光制御部１３に入力し、変調電気信号を発光装置２１に出力する。例えば、図５（ａ）に示す入力信号を受けて、発光装置２１のＬＥＤチップ２２は、図５（ｂ）に示す発光強度を有する励起光３１を放射する。励起光３１を吸収して、励起された蛍光体２９ａ、２９ｂは、図５（ｃ）に示すように、変換光３３ａ、３３ｂを放射し、目には白色光と見える。なお、図５（ｃ）は、残光特性を比較するために、励起停止直前の発光強度を規格化して示してあり、必ずしも青色光と黄色光が同じ発光強度をしている訳ではない。変換光３３を白色とするために、視感度の違い等を補う他に、伝送時、パルス駆動時等の残光特性の違いを補うために、青色光と黄色光の発光強度を蛍光体２９ａ、２９ｂの量や分布等で調整することは差し支えない。
【００３２】
伝送波形を比較する。横軸の１目盛は１μｓｅｃである。図５（ｂ）に示す励起光３１の出力信号は、図５（ａ）の入力信号に追随しており、ほぼ同形の２μｓｅｃ周期の波形となる。図５（ｂ）に示す励起光３１の波形に対して、図５（ｃ）の変換光出力信号の黄色の変換光３３ｂは、残光時間が短いために、追随可能な波形を示す。一方、残光時間が長い青色の変換光３３ａは、追随不可能な波形を示している。すなわち、黄色光は、２μｓｅｃ周期の入力信号を伝送可能であるが、青色光は伝送不可能である。
【００３３】
次に、黄色の変換光３３ｂは、黄色光透過のフィルタ１６を透過して、受光部１７に入力する。受光部１７は、変換光３３ｂを電気信号に変換し、復調部１８に送る。復調部１８は、電気信号を、例えば、増幅、識別、整形等を行って、入力信号１１に相当する信号を出力し、空間光伝送を全う出来る。
【００３４】
上述したように、発光装置２１は、ＬＥＤチップ２２から放射される近紫外光を励起光３１として、励起光３１で励起された蛍光体２９ａ、２９ｂから放射される青色と黄色の変換光３３ａ、３３ｂを照明光としている。この白色照明は実用域にある。また、蛍光体２９ａ、２９ｂは、現状の蛍光灯ランプ等に使用される蛍光体にほぼ匹敵する変換効率を有しており、更に、ＬＥＤチップ２２の高性能化、光取り出し効率向上等によって、現状の蛍光灯ランプを凌駕する可能性を有している。
【００３５】
ＬＥＤチップ２２は、近紫外光を発光するＬＥＤであり、青色を発光するＬＥＤではない。青色発光ＬＥＤに比較して、個体毎の性能ばらつきが小さく、供給電流値変動や周囲温度の変動が小さく、経時変化が少ないものができている。その上、ＬＥＤチップ２２からの直接光は、蛍光体２９ａ、２９ｂを励起するために使用し、白色光を合成するための光とはならないために、白色光のバランスをくずすことが抑制される。従って、発光装置２１は、安定性の高い白色の照明光として適している。
【００３６】
また、発光装置２１は、残光時間が異なる蛍光体を使用している。一方の、より短い変換光３３ｂの残光時間は、約０．１５μｓｅｃであり、この黄色の変換光３３ｂを選択的に受光する受光部１７を配設することによって、可視光通信は黄色を使用し、より高い伝送速度、例えば、Ｍｂｐｓオーダの伝送速度を確保して、空間光伝送を実現することができる。
【００３７】
更に、可視光通信なので、送信部１０の発光装置２１と受信部１５の受光部１７との間で、伝送状態を一目で確認できる。受信部１５で受信状態を確認しなければならないという煩雑さは大幅に低減される。
【００３８】
また、フィルタを使用しない受光部は、例えば、シリコン系の受光素子を使用すると、紫色から赤色までのあらゆる波長の可視光、近紫外光、及び近赤外光等に感度を有する。従って、これらの光は通信用照明光のノイズとして作用する。その結果、例えば、室内においても、受信ノイズを受ける頻度が高くなるが、受光部１７にフィルタ１６を設けて特定の波長を利用することによって、受信ノイズを受ける頻度を抑制することが可能となる。
【００３９】
すなわち、本実施例によれば、発光装置２１は、青色と黄色の励起光の合成である白色光照明として簡便で実用的である。更に、発光装置２１を有する可視光通信用照明装置１は、残光時間の短い変換光３３ｂである黄色光を、選択的に受光することによって、より高速な可視光通信が可能となる。
【実施例２】
【００４０】
本発明の実施例２に係る発光装置について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は発光装置の構造を模式的に示す断面図である。図７は発光装置の主に可視光領域の発光スペクトルを模式的に示す図である。本実施例の発光装置は、蛍光波長の異なる３種類の蛍光体を使用している点が、実施例１とは異なる。以下では、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００４１】
図６に示すように、発光装置５１は、励起光３１を放射する発光素子であるＬＥＤチップ２２、励起光３１を吸収して第１の可視光である赤色の変換光５３ａを蛍光放射する第１の波長変換材料である蛍光体５９ａ、励起光３１を吸収して第２の可視光である緑色の変換光５３ｂを蛍光放射する第２の波長変換材料である蛍光体５９ｂ、及び、励起光３１を吸収して前記第１及び第２の可視光より波長が長く且つ残光時間が短い第３の可視光である青色の変換光５３ｃを蛍光放射する第３の波長変換材料である蛍光体５９ｃを有している。
【００４２】
蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃは、ＬＥＤチップ２２で発光される４００ｎｍ以下に強度ピークを有する近紫外光を励起光３１として、固体中に局在した発光中心（付活中心）を含む蛍光体である。蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃから、それぞれ、放出された赤色の変換光５３ａ、緑色の変換光５３ｂ、及び青色の変換光５３ｃを合成した変換光５３が、白色光となり、照明光として利用可能である。また、蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃが放射する変換光５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、残光があるために、ＬＥＤチップ２２に比較して、変調速度は遅くなるが、可視光通信に使用することが可能である。
【００４３】
蛍光体５９ａは、赤色を蛍光放射する、例えば、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ(3+)である。蛍光体５９ｂは、緑色を蛍光放射する、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ(2+)，Ｍｎである。蛍光体５９ｃは、青色を蛍光放射する、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ(2+)，Ｍｎである。蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃの残光時間は、それぞれ、約１ｍｓｅｃ、約１０ｍｓｅｃ、及び３〜５μｓｅｃである。Ｅｕを付活された蛍光体は、３価より２価の方が、残光時間が短い傾向にあり、２価のＥｕが付活された蛍光体からの放射光を可視光通信に使用する。なお、蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃは、赤色光、緑色光、及び青色光を蛍光放射するものを組み合わせているが、合成した色が白色光になれば、他の蛍光色等を有する３種の蛍光体を組み合わせることは差し支えない。
【００４４】
封止樹脂５８は、３種の蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃを含有させている点が、実施例１の封止樹脂２８とは異なる。
【００４５】
上述した発光装置５１の、本質的な特徴をまとめる。ＬＥＤチップ２２は近紫外光である励起光３１を放射する。近紫外光は、励起光３１として、蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃに吸収される。図７に示すように、蛍光体５９ａからは、６２０〜６３０ｎｍに強度ピークを有する赤色の変換光５３ａが放射される。蛍光体５９ｂからは、５１０〜５４０ｎｍに強度ピークを有する緑色の変換光５３ｂが放射される。蛍光体５９ｃからは、４４００〜４６０ｎｍに強度ピークを有する青色の変換光５３ｃが放射される。赤色の変換光５３ａ、緑色の変換光５３ｂ、及び青色の変換光５３ｃが合成された結果、発光装置５１から放射される変換光５３は白色光となる。
【００４６】
次に、発光装置５１を使用した可視光通信用照明装置（図示略）は、実施例１の可視光通信用照明装置１と比較して、受光部のフィルタが青色光を選択的に透過する構成となっている点が異なるが、それ以外は同様の構成である。ただし、実施例１の黄色光の残光時間に比較して、本実施例の青色光の残光時間は１桁以上長いので、伝送速度は１桁以上遅くなる。
【００４７】
上述したように、発光装置５１は、ＬＥＤチップ２２から放射される近紫外光を励起光３１として、励起光３１で励起された蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃから放射される赤色、緑色、及び青色の変換光５３ａ、５３ｂ、５３ｃを照明光としている。この３色を合成した変換光５３の白色照明は、実施例１の白色照明に比較して、より演色性が高い白色となり、物の色を自然光に近く見せることが可能となる。
【００４８】
また、発光装置５１は、残光時間が異なる蛍光体５９ａ、５９ｂ、５９ｃの中から、最も短い残光時間を有する青色の変換光５９ｃを、可視光通信に使用している。伝送速度は、実施例１の可視光通信用照明装置１には及ばないが、数１０〜１００ｋｂｐｓの伝送速度を確保して、空間光伝送を実現することができる。その他に、実施例１と同様の効果を有している。
【００４９】
本実施例の発光装置５１及びこれを用いた可視光通信用照明装置は、白色照明に力点を置き、実施例１の可視光通信用照明装置１に比較して、短時間に大量のデータの伝送を必要としない可視光通信に適用して効果がある。例えば、家庭内で使用する場合、実施例１の発光装置２１及びこれを用いた可視光通信用照明装置１と、本実施例の発光装置５１及びこれを用いた可視光通信用照明装置とを、部屋毎に使い分けることは可能である。
【実施例３】
【００５０】
本発明の実施例３に係る発光装置について、図８を参照しながら説明する。図８は発光装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例の発光装置は、蛍光体を含む封止樹脂をカップ部に限定している点が、実施例１とは異なる。以下では、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００５１】
図８に示すように、発光装置６１は、実施例１の発光装置２１に類似している。しかしながら、発光装置６１は、励起光３１を吸収して青色の変換光３３ａを蛍光放射する蛍光体２９ａ、及び、励起光３１を吸収して黄色の変換光３３ｂを蛍光放射する蛍光体２９ｂを含む封止樹脂２８が、ＬＥＤチップ２２を覆って、カップ部２５の凹部に限定して配設されている点が異なる。そして、透明樹脂６８が、ＬＥＤチップを含む封止樹脂２８、カップ部２５、リード２３、２４の一端部とワイヤ２６等を封止するように、砲弾形に形成されている。なお、封止樹脂２８の先端側の面は、平面、凸面、または、凹面のいずれかに形成される。
【００５２】
透明樹脂６８は、エポキシ系樹脂またはシリコーン系樹脂であり、可視光に実質的に透明である。蛍光体２９ａ、２９ｂを透明樹脂６８の中に小さく形成することにより、発光部分を小さくして輝度を高くすることが可能となる。また、砲弾形に形成された透明樹脂６８の砲弾形の先端面は、レンズとしての機能を発揮できる。
【００５３】
次に、発光装置６１を使用した可視光通信用照明装置（図示略）は、実施例１の可視光通信用照明装置１と同様の構成である。ただし、実施例１の発光装置２１に比較して、集光することが可能となり、受光部に集光するように白色光を送信することが可能である。その結果、発光装置６１と受光部との距離を伸ばすことが可能となる。その他に、実施例１と同様の効果を有している。
【実施例４】
【００５４】
本発明の実施例４に係る発光装置について、図９を参照しながら説明する。図９は発光装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例の発光装置は、ＬＥＤチップがステムの上面に露出したリードに固定されている点が、実施例１とは異なる。以下では、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００５５】
図９に示すように、発光装置７１は、実施例１の発光装置２１に類似している。しかしながら、発光装置７１は、ＬＥＤチップ２２が、例えば、セラミック等の絶縁性材料のステム７５の表面に露出したリード２４に固定されており、励起光３１を吸収して青色の変換光３３ａを蛍光放射する蛍光体２９ａ、及び、励起光３１を吸収して黄色の変換光３３ｂを蛍光放射する蛍光体２９ｂを含む封止樹脂２８が、ステム７５のリード２３、２４に対向する上面側の、ＬＥＤチップ２２、リード２３、２４の一先端部とワイヤ２６等を封止するように、砲弾形に形成されている。なお、ステム７５は、絶縁性の樹脂であっても差し支えない。
【００５６】
ステム７５は、円柱状をなし、上面に、ＬＥＤチップ２２を固着し、ワイヤ２６を接続するリード２３、２４の端面がほぼ同一面となるように露出され、露出面の反対側に、リード２３、２４が延在するように形成されている。ステム７５は、ＬＥＤチップ２２を固着し、ワイヤ２６を接続することができればよいので、比較的小さい。また、ステム７５を使用する発光装置７１は、ＬＥＤチップ２２の固着面及びワイヤ２６の接続面はほぼ同一面なので、組立が比較的簡単で製造コストの低減が可能である。
【００５７】
次に、発光装置７１を使用した可視光通信用照明装置（図示略）は、実施例１の可視光通信用照明装置１と同様の構成である。実施例１の発光装置２１に比較して、小さいので、実装面積当たりの発光装置７１の個数を増やすことができる。その結果、照明装置として面積当たりの光量を、向上させることが可能となる。より明るく照明しようとする目的、あるいは、より遠くまで伝送しようとする目的等に好適である。その他に、実施例１と同様の効果を有している。
【実施例５】
【００５８】
本発明の実施例５に係る発光装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は発光装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例の発光装置は、表面実装に適するようにリードが実装面に平行に形成されている点が、実施例１とは異なる。以下では、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００５９】
図１０に示すように、発光装置８１は、先端に向かって開いた内壁側面及び内壁底面を有する凹部が設けられた樹脂外囲体８５、樹脂外囲体８５に一部が埋め込まれた一対のリード８３、８４、樹脂外囲体８５の凹部の底面に露出した一方のリード８３の上に固定されたＬＥＤチップ２２、ＬＥＤチップ２２を凹部底面に露出したリード８３、８４に電気的に接続するワイヤ２６、及び、蛍光体２９ａ、２９ｂを含有させ、樹脂外囲体８５の凹部を充填し、ＬＥＤチップ２２とワイヤ２６等を封止する封止樹脂２８を有している。
【００６０】
樹脂外囲体８５から露出しているリード８３、８４は、樹脂外囲体８５の外形に沿って折り曲げられ、実装面に対して平面を形成するように配設されている。封止樹脂２８の先端側の面は、平面をなしているが、凸面または凹面に形成されても差し支えない。また、樹脂外囲体８５の凹部の内壁側面は、平滑面をなし、ＬＥＤチップ２２の励起光３１及び変換光３３を先端方向に反射、放出する。
【００６１】
次に、発光装置８１を使用した可視光通信用照明装置（図示略）は、実施例１の可視光通信用照明装置１と同様の構成である。ただし、実施例１の発光装置２１に比較して、高さが低く、平面をなす実装面に実装可能である。その結果、発光装置８１は、平面配線を有するプリント基板等に実装が可能となり、実装の容易性がより高く、空間的な実装効率を向上させることが可能である。その他に、実施例１と同様の効果を有している。
【００６２】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々、変形して実施することができる。
【００６３】
例えば、上記実施例では、短い残光特性を有する変換光として、２つの蛍光体を使用する場合は黄色光を、３つの蛍光体を使用する場合は青色光を選択したが、組み合わせる蛍光体によっては、実施例の変換光が短い残光特性を有するとは限らない。その場合、２つの蛍光体または３つの蛍光体の内の最も短い残光時間を有する変換光を、それぞれ、選択して、伝送用に用いることは差し支えない。
【００６４】
また、実施例では、３６０〜３８０ｎｍに発光強度ピークを有するＬＥＤチップを使用する例を示したが、例えば、３５０ｎｍ以下に発光強度ピークを有する、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ系あるいはＢＮ系等のＬＥＤチップを使用することは差し支えない。特に、３００ｎｍ以下の励起光を使用する場合、残光時間のより短い蛍光体（例えば、Ｃｅが付活された蛍光体）を使用して、効率よく発光させることができ、可視光通信用照明装置の伝送速度の向上が可能となる。
【００６５】
また、実施例では、絶縁性の基板を用いたＬＥＤチップを使用する例を示したが、導電性の基板を用いるＬＥＤチップを使用しても差し支えない。その場合、導電性の基板を介して電気的接続が可能となるので、ワイヤは１本とすることが可能であり、光取り出し効率の向上が可能となる。
【００６６】
また、実施例では、発光素子としてＬＥＤを使用する例を示したが、ＬＤ（Laser Diode）を使用しても差し支えない。
【００６７】
また、実施例３乃至５においては、青色及び黄色の蛍光を放射する２種の蛍光体を使用する例を示したが、実施例２で示した赤色、緑色、及び青色の蛍光を放射する３種の蛍光体を、実施例３乃至５に適用することは差し支えない。
【００６８】
また、実施例で用いた蛍光体に限定されることはなく、他の蛍光体を組み合わせて白色光を合成することは差し支えない。そして、既存の蛍光灯ランプが、色温度により、昼白色、昼光色、電球色等に分けて使用されているように、上記実施例の白色光に色温度による変化を持たせることは差し支えない。
【００６９】
本発明は、以下の付記に記載されるような構成が考えられる。  
（付記１）  励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く且つ１μｓｅｃ以下である第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料とを有する発光装置。
【００７０】
（付記２）  情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１の可視光と合成されて照明光となる第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料とを有する発光装置と、前記第２の可視光を受光可能な受光部とを有する可視光通信用照明装置。
【００７１】
（付記３）  情報を送信するための変調電気信号を発生させる発光制御部と、前記変調電気信号に応じて、強度変調された励起光を放射する発光素子と、前記励起光を吸収し、第１の可視光を蛍光放射する第１の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１の可視光とは異なる波長の第２の可視光を蛍光放射する第２の波長変換材料と、前記励起光を吸収し、前記第１及び第２の可視光に対して、波長が異なり、１／１０残光時間が短く、前記第１及び第２の可視光と合成されて照明光となる第３の可視光を蛍光放射する第３の波長変換材料とを有する発光装置と、前記第３の可視光を受光可能な受光部とを有する可視光通信用照明装置。
【００７２】
（付記４）  前記第１及び第２の可視光は、青色及び黄色のいずれかである付記１に記載の発光装置。
【００７３】
（付記５）  前記発光素子は、波長４００ｎｍ以下に強度ピークを有する付記１に記載の発光装置。
【００７４】
（付記６）  前記受光部は、選択された波長を通過させることが可能なフィルタを有する付記２及び３に記載の可視光通信用照明装置。
【００７５】
（付記７）  前記第１及び第２の可視光は、青色及び黄色のいずれかである付記２に記載の可視光通信用照明装置。
【００７６】
（付記８）  前記第１、第２及び第３の可視光は、青色、緑色及び赤色の内のいずれかである付記３に記載の可視光通信用照明装置。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係る可視光通信用照明装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１に係る発光装置の構造を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る発光装置の構成を概念的に表わす模式図。
【図４】本発明の実施例１に係る発光装置の主に可視光領域の発光スペクトルを模式的に示す図。
【図５】本発明の実施例１に係る可視光通信用照明装置の入力信号及び出力信号の形状を模式的に示すタイミングチャートで、横軸の時間に対して、図５（ａ）は発光装置に入力される信号波形、図５（ｂ）は発光装置内の励起光の発光強度、図５（ｃ）は発光装置から放射される変換光の発光強度。
【図６】本発明の実施例２に係る発光装置の構造を模式的に示す断面図。
【図７】本発明の実施例２に係る発光装置の主に可視光領域の発光スペクトルを模式的に示す図。
【図８】本発明の実施例３に係る発光装置の構造を模式的に示す断面図。
【図９】本発明の実施例４に係る発光装置の構造を模式的に示す断面図。
【図１０】本発明の実施例５に係る発光装置の構造を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１  可視光通信用照明装置
１０  送信部
１１  入力信号
１３  発光制御部
１５  受信部
１６  フィルタ
１７  受光部
１８  復調部
１９  出力信号
２１、５１、６１、７１、８１  発光装置
２２  ＬＥＤチップ
２３、２４、８３、８４  リード
２５  カップ部
２６  ワイヤ
２８、６８  封止樹脂
２９ａ、２９ｂ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ  蛍光体
３１  励起光
３３、３３ａ、３３ｂ、５３ａ、５３ｂ  変換光
４１a、４１ｂ  残光強度
７５  ステム
８５  樹脂外囲体
【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】
2007165728.tif 000009
【図８】
2007165728.tif 000010
【図９】
2007165728.tif 000011
【図１０】
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