(57)【要約】    【課題】  赤の見え方が良好で、しかも比較的安価な演出照明用光源に適した電球形ＬＥＤランプを提供する。    【解決手段】  電球形ＬＥＤランプ1は、基体2と、青色光を発生する青色発光素子3a1および青色発光素子から放射された光を波長変換するように配設された黄色系発光蛍光体3a2を備え基体に配設された白色発光体3と、透光性プラスチックスを基材とし、吸収ピークが波長５８０〜５９０ｎｍの領域にあるとともに半値幅が４０ｎｍ以下の光吸収特性を有する熱分解温度が透光性プラスチックス基材の溶融温度以上の有機可視選択吸収材料を１０〜５０ｐｐｍ混合してなり、基体の一端側に白色発光体を覆うように配設されたプ熱可塑性の透光性プラスチックスカバー4と、基体の他端側に配設された口金5とを具備し、色温度が２５００〜３５００Ｋである。【選択図】図１
2012004392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と；
青色光を発生する青色発光素子および青色発光素子から放射された光を波長変換するように配設された黄色系発光蛍光体を備え基体に配設された白色発光体と；
透光性プラスチックスを基材とし、吸収ピークが波長５８０〜５９０ｎｍの領域にあるとともに半値幅が４０ｎｍ以下の光吸収特性を有する熱分解温度が基材の溶融温度以上の有機可視選択吸収材料を１０〜５０ｐｐｍ混合してなり、基体の一端側に白色発光体を覆うように配設された熱可塑性の透光性プラスチックスカバーと；
基体の他端側に配設された口金と；
を具備することを特徴とする色温度２５００〜３５００Ｋの電球形ＬＥＤランプ。
【請求項２】
透光性プラスチックスカバーは、透光性プラスチックス基材がポリカーボネートを主成分とし、有機可視選択吸収材料の熱分解温度が３１０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の電球形ＬＥＤランプ。
【請求項３】
透光性プラスチックスカバーは、透光性プラスチックス基材がアクリルを主成分とし、有機可視選択吸収材料の熱分解温度が２２０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の電球形ＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、白色発光体を備えた電球形ＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを発光体とする電球形ＬＥＤランプが従来の白熱電球や電球形蛍光ランプに代替されつつある。電球形ＬＥＤランプは、白熱電球や電球形蛍光ランプと同様の口金を備えていて、ソケットに装着するだけで点灯可能なように構成されている。
【０００３】
白色発光ダイオードは、一般に青黄色系擬似白色発光ダイオードと呼ばれているものが主流になっている。この種の白色発光ダイオードは、青色発光ダイオードと視感度の高い波長である黄色に発光する蛍光体とを組み合わせることによって、視覚上で明るい白色発光ダイオードを実現している。
【０００４】
また、白色発光ダイオードの演色性の改善または色温度の調整のために、各先行技術文献に示されるように発光ダイオードにフィルタ機能を付与することができる。
【０００５】
また、展示商品や食卓上の料理などの色彩、とりわけ赤など暖色系の色の見え方を鮮やかにするための演出照明用光源として、色温度３０００Ｋ近傍の光源においてにはバルブに黄色光をカットするネオジムガラスを利用した白熱電球が用いられている。この演出照明用光源は、赤の演出照明を行うために、波長５８５ｎｍ付近の黄色光をシャープにカットする分光放射エネルギー特性が付与されており、カットを深くする必要がある。その結果、演色評価数のＲａやＲ９の演色性は良好とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０３９９１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３５８１号公報
【特許文献３】特開２００１−５１２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、市場で入手可能な電球形ＬＥＤランプは、一般照明用であり、波長５８５ｎｍ付近の黄色光をシャープにカットする放射エネルギー分布を有していないために、上述の演出照明用光源による演色効果を効果を発揮させることができない。
【０００８】
本発明は、赤の見え方が良好で、しかも比較的安価で耐久性の良好な演出照明用光源に適した電球形ＬＥＤランプ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】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、電球形ＬＥＤランプは、基体を具備している。基体の一端側には白色発光体が配設される。白色発光体は、青色光を発生する青色発光素子および青色発光素子から放射された光を波長変換するように配設された黄色系発光蛍光体を備えている。また、電球形ＬＥＤランプは、基体の一端側に白色発光体を覆うように配設された熱可塑性の透光性プラスチックスカバーを具備している。この透光性プラスチックスカバーは、透光性プラスチックスを基材としているとともに、有機可視選択吸収材料を１０〜５０ｐｐｍの比率で混合している。そして、吸収ピークが波長５８０〜５９０ｎｍの領域にあるとともに半値幅が４０ｎｍ以下の光吸収特性を有している。また、有機可視選択吸収材料の熱分解温度は、基材の溶融温度以上である。さらに、電球形ＬＥＤランプは、基体の他端側に口金配設されている。電球形ＬＥＤランプは、その色温度が２５００〜３５００Ｋである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、赤の見え方が良好で、しかも比較的安価な高耐久性の演出照明用光源に適した電球形ＬＥＤランプを提供することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す電球形ＬＥＤランプの正面断面図である。
【図２】同じく白色発光体の模式的断面図である。
【図３】実施例１の放射エネルギー分布を比較例のそれとともに示す図である。
【図４】実施例２の放射エネルギー分布を比較例のそれとともに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態において、電球形ＬＥＤランプ１は、基体２、白色発光体３、透光性プラスチックスカバー４および口金５などを具備している。
【００１４】
電球形ＬＥＤランプとは、概略白熱電球に類似した外観形状を有していて、照明用に使用されるＬＥＤを用いた光源をいう。したがって、電球形ＬＥＤランプは、その一端に白熱電球と同じ口金を備えれば、従来多用されている白熱電球や電球形蛍光ランプのように、ソケットに装着して点灯させることができる。本実施形態における電球形ＬＥＤランプの色温度は、２５００〜３５００Ｋであり、一般的には電球色と称される光源色が該当する。なお、色温度は、好ましい下限値が２７００Ｋである。
【００１５】
基体２は、基体本体２ａ、絶縁ケース２ｂおよび点灯回路基板２ｃを備えている。
【００１６】
基体本体２ａは、アルミニウムなどの熱伝導性物質からなり、外形の包絡面が略逆切頭円錐状をなしていて、図１において上端に後述する白色発光体３を、基体本体２ａとの間に熱伝導関係を形成しながら機械的に支持している。また、基体本体２ａは、その下部に凹部２ａ１を形成しているとともに、さらに基体本体２ａを上下に貫通する貫通孔２ａ２を備えている。さらに、基体本体２ａは、その外面に放熱フィンを形成して放熱面積を増大させることができる。
【００１７】
絶縁ケース２ｂは、基体本体２ａの凹部２ａ１の内部に収容されていて、頂部に基体本体２ａの貫通孔２ａ２に一致する透孔２ｃ１を備え、内部に収納される後述する点灯回路基板２ｃを基体本体２ａに対して絶縁している。
【００１８】
点灯回路基板２ｃは、絶縁ケース２ｂの内部に収納されていて、ＬＥＤ点灯回路を実装していて、白色発光体３を駆動して点灯させる。なお、ＬＥＤ点灯回路は、例えば直流コンバータを主体とする定電流回路を形成していて、それらの回路部品を実装して備えている。
【００１９】
白色発光体３は、本実施形態において、複数個のＬＥＤパッケージ３ａおよび共通の基板３ｂを備えている。
【００２０】
各ＬＥＤパッケージ３ａは、図２に示すように青色発光ダイオードチップ３ａ１および黄色系発光蛍光体層３ａ２を備えて構成されている既知のものである。青色発光ダイオードチップ３ａは、その１個または複数個が直列接続して基台３ａ３上にマウントされるとともに、青色発光ダイオードチップ３ａ１の周囲を反射体３ａ４が包囲するように基台３ａ３上に配設されている。黄色系発光蛍光体層３ａ２は、例えばシリコーンなどの透明性プラスチックスに黄色系発光蛍光体粒子を分散させたもので、反射体３ａ４が形成する凹部の内部に充填されて固化している。
【００２１】
また、ＬＥＤパッケージ３ａは、所望により透光性部材３ａ５を備えることができる。透光性部材３ａ５は、透明性プラスチックス、例えば透明エポキシからなり、黄色系発光蛍光体層３ａ２の上側を被覆している。
【００２２】
基板３ｂは、本形態において円形であり、複数のＬＥＤパッケージ３ａをほぼ同心円に沿って分散配置して実装している。また、基板３ｂは、基体本体２ａの貫通孔２ａ２に一致する位置に配線孔３ｂ１を有している。さらに、基板３ｂは、例えばアルミニウムなどの熱伝導性物質を主体として構成されていて、ＬＥＤパッケージ３ａの発生熱が基板３ｂを経由して基体本体２ａに伝導されて外部へ放散されるようにしている。複数のＬＥＤパッケージ３ａを点灯するための後述するＬＥＤ点灯回路からの駆動電流供給は、貫通孔２ａ２および配線孔３ｂ１を経由して通線された図示しない導電線路を介して後述するＬＥＤ点灯回路を実装した点灯回路基板２ｃから透孔２ｃ１を経由して行われる。
【００２３】
透光性プラスチックスカバー４は、白色発光体３と図示しない被照体の間に介在するように位置するので、その内部に後述する所定条件を満足した有機可視選択吸収材料が混合していることによって、そこを透過する光の黄色光成分を吸収する。これにより、照明光中の黄色光成分を低減して被照体の赤の見え方を良好にする。
【００２４】
また、透光性プラスチックスカバー４は、電球形ＬＥＤランプの発光部を覆うので、グローブとして機能し得る熱可塑性のプラスチックス部材であり、その内部空間内に白色発光体が配設されている。したがって、透光性プラスチックスカバー４は、発光部である白色発光体３を包囲して電球形ＬＥＤランプの外観を整えるとともに、白色発光体３を機械的に保護することができる。
【００２５】
透光性プラスチックスカバー４に用いられる基材のプラスチックスは、熱可塑性であるから、射出成形法を用いて成形でき、成形が比較的容易で、しかも安価になる。熱可塑性の透光性プラスチックスは、透光性、好ましくは透明であり、白色発光体から放射された可視光を被照明空間へ導出しやすい。
【００２６】
したがって、可視光透過率の高いプラスチックスであることが好ましい。例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、耐熱透明ＡＢＳ（ＳＡＮ）、メチルベンテンポリマー（ＭＰＰ）および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＰ）などの一種を単体で、または複数種を混合して主成分として用いることができる。なお、コスト、製造性および光学特性などを総合的に勘案すると、上記のグループの中でもＰＣおよびＰＭＭＡがとりわけ好適である。ＰＣまたはＰＭＭＡを用いる場合、それらが主成分であればよく、他の透光性プラスチックスを副成分として混合することができる。また、上記において、主成分とは、質量比で５０％超、好ましくは７０％超である。
【００２７】
さらに、透光性プラスチックスカバー４を構成する透光性プラスチックスには、所望により紫外線カット材料を添加することができる。なお、紫外線カット材料は、既知のものを用いることができる。これにより、内部の白色発光体３から放射される光出力や使用環境の外光に紫外線が含まれている場合であっても紫外線によって透光性プラスチックスカバー４の劣化が抑制される。
【００２８】
透光性プラスチックスに混合して透光性プラスチックスカバー４の内部に分散する有機可視選択吸収材料は、波長５８０〜５９０ｎｍに吸収ピークを有して、波長５８５ｎｍ近傍の黄色光を大幅に、好ましくは７０〜９０％カットするとともに、その半値幅が４０ｎｍ以下である。また、５０ｎｍ以下カットの吸収剤を併用し、色度差を−０．００１〜−０．０１３の前後の値に調整することができる。なお、半値幅は、透光性プラスチックスカバー４を構成しているプラスチックス基材の透過率と、有機可視選択吸収材料が混合されている透光性プラスチックスカバー４の吸収ピーク値の波長の透過率と、の差の半分の透過率を示す長短側の２波長の差をいい、吸収特性のシャープさを示す。すなわち、半値幅が小さいほど吸収特性がシャープになる。半値幅が４０ｎｍを超えると、波長５８５ｎｍ近傍の黄色光をシャープにカットすることができなくなり、その結果赤色の見え方について所望の改善効果が得られにくくなる。
【００２９】
また、有機可視選択吸収材料は、有機質の染料であり、その熱分解温度が透光性プラスチックスカバー４の基材の溶融温度以上であり、例えばＰＣの場合、３１０℃以上であり、アクリルの場合は２２０℃以上である。以上述べた条件を満足する可視選択吸収材料は、例えばシアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系およびアゾ系ポリメチン系などの各種化合物の有機金属化合物の中から得ることができる。とりわけ、主としてＰＤＰディスプレイでネオンの発光の抑制に使用されている有機質染料の中で特に耐久性、耐熱性が良好で上記条件のものを使用するのが好ましい。有機可視選択吸収材料の熱分解温度がカバー４基材の溶融温度以上であれば、可塑性の透光性プラスチックスカバー４の内部に有機可視選択吸収材料を分散させるできるとともに、成形時および点灯中における有機可視選択吸収材料の劣化が抑制されるので、透光性プラスチックスカバーの光学特性などの耐久性が向上する。
【００３０】
さらに、有機可視選択吸収材料は、透光性プラスチックスカバー４の肉厚が１〜３ｍｍのときに熱可塑性の透光性プラスチックス基材に対して１０〜５０ｐｐｍの割合で混合される。この混合割合であれば、上述の光吸収特性が得られる、また、分散したときの吸収材間の距離が広く樹脂に埋め込まれるため、高耐久性が得られる。なお、混合の単位は質量である。混合比が１０ｐｐｍ未満になると、白色発光体から放射される可視光のうち黄色光をカットしにくくなり、所要の程度までカットするためには、透光性プラスチックスカバーの肉厚３ｍｍを超えて過剰な程度まで大きくしなければならなくなる。すなわち、黄色光を所望の程度までカットするために、透光性プラスチックスカバーの肉厚を大きく設定する必要が生じる。その結果、電球形ＬＥＤランプの外形形状が大きく、かつ重くなるとともに、透光性プラスチックス自体の透過率が１００％ではないから、透光性プラスチックスカバーにおける可視光吸収損失が大きくなって電球形ＬＥＤランプの発光効率が低下する。有機可視選択吸収材料の混合比が５０ｐｐｍを超えると、透光性プラスチックスカバーの耐久性が低下する。有機可視選択吸収材料の混合比は、好適には２０〜３５ｐｐｍである。
【００３１】
有機可視選択吸収材料は、膜として使用すると耐久性が著しく低下することが分かってきた。これは、透光性部材とその表面に付着する蒸気膜との間の相互作用が影響しているものと考えられる。そこで、本実施形態では、透光性プラスチックスカバー４内に有機可視選択吸収材料を分散させることで耐久性を向上させており、特に混合比率１０〜５０ｐｐｍの範囲が効果的である。
【００３２】
また、透光性プラスチックスカバー４に所望により光拡散性手段を付与することができる。例えば、アルミナ、シリカおよびチタニアなどの金属酸化物の一種または複数種の微粒子をプラスチックスの内部に混合したり、透光性プラスチックスカバー４の内面または外面に形成したりして光拡散性手段を透光性プラスチックスカバー４配設することができる。
【００３３】
本実施形態においては、透光性プラスチックスカバー４がドーム状をなしていて、基体２の一端側に白色発光体３を覆うように配設されている。そして、熱可塑性の透光性プラスチックスがポリカーボネートであり、その内部に有機可視選択吸収材料が所定の光吸収特性を有するように前記所定量範囲内で混合している。
【００３４】
口金５は、好ましくはねじ口金であり、基体２の図１において下部に装着され、ＬＥＤ光源点灯回路の入力端に接続している。
【実施例１】
【００３５】
図1および図２に示す構造である。
透光性プラスチックスカバー：肉厚2mm、材質ポリカーボネート、有機可視選択吸収材料
の熱分解温度約320℃、混合比27ppm
光吸収特性                ：ピーク波長585nm近傍の光カット率約80％、半値幅32nm
【００３６】
耐久性                    ：60000時間で大幅な光学特性の劣化が見られなかった。
【００３７】
次に、実施例１における分光放射エネルギー分布を図３に示す。なお、図３において、太線で示す曲線は実施例１であり、細線で示す曲線は比較例２である。比較例２は、ネオジムガラスを備えた従来の100V36W形白熱電球である。
【００３８】
図３から理解できるように、実施例１によれば、光吸収特性が比較例２と同等で、しかも赤色光の光量が比較例２のそれより大幅に少ないにもかかわらず５８５ｎｍ近傍の黄色光をシャープに吸収しているために、赤の見え方が優れている。
【００３９】
次に、実施例１の色度（ｘ、ｙ）、色温度（Ｋ）、相対光量および演色評価数（Ra、R9）を比較例１および２のそれとともに表１に示す。なお、比較例１は、透光性プラスチックスカバーが有機可視選択吸収材料を混合していない以外は実施例１と同じ構成の電球形ＬＥＤランプである。
【００４０】
なお、表１は、第１行の左側から右側に向かって「サンプル」の欄は実施例および比較例の区別を、「ｘ」は色度値ｘを、「ｙ」は色度値ｙを、「ＣＣＴ（Ｋ）」は色温度を、「ｄｕｖ」は色度差を、「相対光量」は、有機可視選択吸収材料が混合していない比較例1を１００％としたときの相対光量を、「Ｒａ」は平均演色評価数を、「Ｒ９」は特殊演色評価数の赤を、それぞれ示す。そして、第２行以下に各サンプルの光学特性データを示している。
【表１】
2012004392.tif 000003
【００４１】
表１から理解できるように、実施例１によれば、比較例２とほぼ同等の赤の見え方であり、演色性の高い光学特性が得られる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態は、透光性プラスチックスカバーのプラスチックスがアクリルである。なお、その他の構成につていは第１の実施形態と同様であることを許容する。基材としてアクリルを用いる場合には、有機可視選択吸収材料として低い熱分解温度のものを使用することができる。
【実施例２】
【００４３】
図1および図２に示す構造である。
透光性プラスチックスカバー：肉厚2mm、材質アクリル、有機可視選択吸収材料
の熱分解温度約320℃、混合比27ppm
光吸収特性                ：波長585nm近傍の光吸収率約80％、半値幅32nm
【００４４】
耐久性                    ：60000時間で大幅な光学特性の劣化が見られなかった。
【００４５】
次に、実施例２における分光放射エネルギー分布を図４に示す。なお、図４において、太線で示す曲線は実施例２であり、細線で示す曲線は比較例４である。比較例４は、ネオジムガラスを備えた従来の100V36W形白熱電球である。
【００４６】
図４から理解できるように、実施例２によれば、光吸収特性が比較例４と同様で、しかも赤色光の光量が比較例２のそれより大幅に少ないにもかかわらず５８５ｎｍ近傍の黄色光をシャープに吸収しているために、赤の見え方が優れている。
【００４７】
次に、実施例２の色度（ｘ、ｙ）、色温度（Ｋ）、相対光量および演色評価数（Ra、R9）を比較例３および４のそれとともに表２に示す。なお、比較例３は、透光性プラスチックスカバーが有機可視選択吸収材料を混合していない以外は実施例２と同じ構成の電球形ＬＥＤランプである。また、表２は、表１と同様の様式である。
【表２】
2012004392.tif 000004
【００４８】
なお、実施例２は、実施例1よりもさらに赤の見え方が良好になるように調整したものであり、より比較例４に近い赤の見え方に関する光学特性が得られる。しかしながら、赤の見え方をさらに良好なものとしたため若干演色性は低下している。すなわち、赤の見え方は、５８５ｎｍ付近のカット率のみに依存する。このため、カット率を大きくするほど赤の見え方は良くなる。例えば、極端にカット率を大きくすれば赤の見え方は良くなる。一方で、演色性は元の光すなわち白色発光体の光色に依存するが、カット率およびカット波長に最適値が存在する。実施例２では、赤の見え方を比較例４と同等のものとしたため、この最適値から外れ、若干演色性が低下している。
【００４９】
一方、実施例１では、赤の見え方は向上するものの実施例２の方がより比較例４に近い見え方である。すなわち、カット率およびカット波長の最適値に近いため、演色性は向上している。
【００５０】
本実施形態では、発光源としてＬＥＤを用いた場合に、赤の見え方を良好にすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…電球形ＬＥＤランプ、２…基体、２ａ…基体本体、２ｂ…絶縁ケース、２ｃ…点灯回路基板、３…白色発光体、３ａ…ＬＥＤパッケージ、３ａ１…青色発光ダイオードチップ、３ａ２…黄色系発光蛍光体層、３ｂ…共通の基板、４…透光性プラスチックスカバー、５…口金
【図１】
2012004392.tif 000005
【図２】
2012004392.tif 000006
【図３】
2012004392.tif 000007
【図４】
2012004392.tif 000008