(57)【要約】      （修正有）【課題】蛍光体による波長変換光を用いて、効率よく混合光を放出可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、放出光を放出可能な光源１０と、第１の蛍光体層１４と、導光路５０と、を有する。前記第１の蛍光体層は、少なくとも第１の面３０ａおよび前記第１の面とは反対側の第２の面３０ｂを含み、導光方向に延在し、前記放出光を吸収し前記放出光の波長よりも長い波長を有する第１の波長変換光Ｇｙを放出可能とされる。前記導光路は、反射体４０を有し、前記放出光の入射面５０ａと、前記第１の蛍光体層の前記第１の面に接触し、前記反射体の表面に設けられた反射面と、前記第１の蛍光体層とは離間して設けられた出射面５０ｂと、を含む。また、前記反射面および前記出射面は、前記導光方向に延在する。【選択図】図１
2012099362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放出光を放出可能な光源と、
少なくとも第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を含み、導光方向に延在し、前記放出光を吸収し前記放出光の波長よりも長い波長を有する第１の波長変換光を放出可能な第１の蛍光体層と、
反射体を有し、前記放出光の入射面と、前記第１の蛍光体層の前記第１の面に接触し、前記反射体の表面に設けられた反射面と、前記第１の蛍光体層とは離間して設けられた出射面と、を含む導光路であって、前記反射面および前記出射面は前記導光方向に延在した導光路と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の面および第２の面が前記導光方向に延在し、矩形断面を有する導光体をさらに備え、
前記導光体の前記第１の面は、前記第１の蛍光体層の前記第２の面と接触し、
前記導光体の前記第２の面は、前記出射面の側とされたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。  
【請求項３】
内縁となる第１の面および外縁となる第２の面が前記導光方向に延在する筒状の導光体をさらに備え、
前記導光体の前記第１の面は、前記第１の蛍光体層の前記第２の面と接触し、
前記導光体の前記第２の面は、前記出射面の側とされ、
前記反射体は、前記第１の蛍光体層の前記第１の面に接触して設けられたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記放出光の波長は、青色光波長範囲にあり、
前記第１の波長変換光の波長は、黄色光波長範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
第１の面と第２の面とを有する第２の蛍光体層であって、前記放出光を吸収し前記放出光の波長よりも長く前記第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光を放出可能な第２の蛍光体層をさらに備え、
前記第２の蛍光体層の前記第１の面は、前記導光体の前記第２の面に接触して設けられ、
前記第２の蛍光体層の前記第２の面は、前記出射面とされ、
前記放出光の波長は、青紫色波長範囲であり、
前記第１の波長変換光の波長は、黄色光波長範囲にあり、
前記第２の波長変換光の波長は、青色光波長範囲にあることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光方向に対して直交する断面においてレンズ曲線を有しかつ前記第１の蛍光体層の幅よりも広い幅を有し、前記導光方向に延在する導光体をさらに備え、
前記導光体は、前記第１の波長変換光および前記放出光を集光して前記出射面から放出することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
記第１の蛍光体層は、離間した第１および第２の領域を含み、
前記第１および第２の領域の幅は、前記導光体の前記幅よりもそれぞれ狭く、
前記第１の領域からの波長変換光と、前記第２の領域からの波長変換光と、は前記導光体により、それぞれの方向に集光されることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光〜可視光波長範囲の放出光と、この放出光を吸収した蛍光体粒子が放出する波長変換光と、を混合すると、例えば白色光や電球色を得ることができる。
【０００３】
このような発光装置として、例えば、蛍光体粒子が混合され透明樹脂を含む封止層で窒化物系発光素子のチップを覆うＳＭＤ（Surface Mounted Device:表面実装デバイス）型構造がある。
【０００４】
ＳＭＤ型発光装置では、蛍光体含有封止層が発光素子を覆っている。発光素子からの青色光の一部は、蛍光体粒子を励起し波長変換光である黄色光を放出する。青色光の他の部分は、封止層中を透過するか、または散乱される。黄色光と、青色光と、が混合されると、擬似白色光となる。擬似白色光は、あらゆる方向に放出される。このうち、チップが接着された実装部材側へ向かう光を、光取り出し方向に向かって十分に反射することは困難である。この結果、発光装置の内部で生じた多重反射により光損失を生じる。このように、蛍光体含有封止層が発光素子を覆う構造では、光源の効率（efficacｙ：単位ｌｍ/Ｗ）を高めるのに限界がある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蛍光体による波長変換光を用いて、効率よく混合光を放出可能な発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態にかかる発光装置は、放出光を放出可能な光源と、第１の蛍光多層と、導光路と、を有する。前記第１の蛍光体層は、少なくとも第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を含み、導光方向に延在し、前記放出光を吸収し前記放出光の波長よりも長い波長を有する第１の波長変換光を放出可能である。前記導光路は、反射体を有し、前記放出光の入射面と、前記第１の蛍光体層の前記第１の面に接触し前記反射体の表面に設けられた反射面と、前記第１の蛍光体層とは離間して設けられた出射面と、を含む。また、前記反射面および前記出射面は、前記導光方向に延在する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図２】参考例にかかる発光装置の模式断面図である。
【図３】温度に対する黄色蛍光体の相対発光強度の依存性を表すグラフ図である。
【図４】第２の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。
【図５】図５（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図５（ｂ）はその変形例の模式断面図。である。
【図６】波長に対する青色蛍光体の相対励起強度を示すグラフ図である。
【図７】第３の実施形態にかかる発光装置の導光路の模式斜視図である。
【図８】第４の実施形態にかかる発光装置の模式図である。
【図９】図９（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿った模式断面図、である。
【図１０】本実施形態の発光装置を用いたフォグランプの模式斜視図である。
【図１１】本実施形態の発光装置を用いた電球の模式図である。
【図１２】本実施形態の発光装置を用いた街路灯の模式断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる模式斜視図、図１３（ｂ）はＥ−線に沿った模式断面図、図１３（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
【図１４】比較例にかかる発光装置の模式斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式斜視図、図１５（ｂ）はＦ−Ｆ線に沿った模式断面図、図１５（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
【図１６】図１６（ａ）は第７の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１６（ｂ）はＨ−Ｈ線に沿った模式断面図、図１６（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
【図１７】図１７（ａ）は第７の実施形態の発光装置をＬＣＤ−ＢＬＵに応用した輝度分布、図１７（ｂ）はＣＣＦＬをＬＣＤ−ＢＬＵに応用した輝度分布、を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
発光装置５は、光源１０と、光源１０から離間して設けられた導光路５０と、第１の蛍光体層１４と、を有する。
【００１０】
光源１０は、導光路５０の入射面５０ａへ放出光１０ａを入射する。光源１０として、例えば、紫外光〜可視光波長範囲の放出光１０ａを放出可能な窒化物系半導体材料からなるＬＥＤ（Light  Emitting  Diode)やＬＤ（Laser Diode)を用いることができる。ＬＤの場合、発光点のサイズは１０μｍ以下、放出光１０ａの垂直方向半値全角は３０度、水平方向半値全角は１０度などと狭くでき、鋭いビームとすることが容易である。このため、数ｍｍ径のレンズ１８を用いて集光し、導光路５０へ確実に入射することが容易となる。なお、本図では、ＬＤチップをＣＡＮ型パッケージに実装した例を示しているが、パッケージはこれに限定されない。
【００１１】
導光路５０は、反射体４０を有し、放出光１０ａの入射面５０ａと、反射体４０の内面にそれぞれ設けられた反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、出射面５０ｂと、を少なくとも含む。導光路５０の反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃおよび出射面５０ｂは導光方向６０に延在する。また、導光路５０が、少なくとも第１の面３０ａおよび第２の面３０ｂを含む導光体３０を有するものとすると、より確実に放出光１０ａを導光路５０へ導入できる。導光体３０は、透過性材料からなり、例えば、透明樹脂やガラスなどを用いる。または、空気層でもよい。なお、図１（ａ）では、反射体４０のうち、反射面４０ｂの側の下部は省略（破線の部分）してある。
【００１２】
例えば、導光体３０の幅Ｗは１．５ｍｍ、高さＨは１．５ｍｍ、とすることができる。また、導光方向６０に沿った導光路５０の長さは、例えば６０ｍｍとすることができる。このように、第１の蛍光体層１４を導光方向６０に沿って延在させると、離間した光源１０からの光密度が低下され、蛍光体が飽和することが抑制できる。導光路５０の形状は直方体に限定されない。なお、入射面５０ａは、導光体３０の光源１０と対向する面と定義する。もし、導光体３０が空気層の場合でもこれと同一の位置で表すものとする。
【００１３】
反射体４０をアルミニウムなどの金属材料とし、その表面を鏡面とすると反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃとなる。また、反射率が低い材料に反射シートを貼り付けて反射体４０としてもよい。
【００１４】
第１の蛍光体層１４は、導光体３０の入射面５０ａより入射し、導光体３０内を入射面５０ａの対向面側に向けて、それぞれ異なる角度で導光する入射光Ｇ１〜Ｇ５を吸収し、放出光１０ａの波長よりも長い波長を有する第１の波長変換光Ｇｙを放出可能なものとする。放出光１０ａの波長が、紫外光〜青色波長範囲にある場合、第１の蛍光体層１４は、珪酸塩系の黄色蛍光体粒子を含むものとすることができる。第１の蛍光体層１４の第１の面１４ａは、例えば反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃに接触または近接して導光方向６０に沿って設けられる。第１の蛍光体層１４は、蛍光体粒子を透明樹脂やガラスなどに分散して反射体４０の内面に塗布し、硬化することにより形成することができる。
【００１５】
また、蛍光体粒子を反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃに直接塗布または印刷により設けても良い。この場合、蛍光体粒子の間にわずかな隙間を生じ、反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃが隙間から露出していても第１の蛍光体層１４と呼ぶことにする。
【００１６】
なお、図１（ｂ）では、出射面５０ｂは、導光体３０の第２の面３０ｂを示すものとする。もし、導光体３０が空気層の場合でも、反射体４０の上端を含む面のうち、第１の蛍光体層１４と接触せず、放出光１０ａや第１の波長変換光Ｇｙが通過可能な面を出射面と呼ぶものとする。すなわち、第１の蛍光体層１４は、出射面５０ｂとは離間しつつ、導光方向６０に延在するように設けられる。
【００１７】
次に、図１（ａ）において、導光路５０の作用について説明する。光源１０からの放出光１０ａが入射面５０ａから導入される。導光体３０内に導入された入射光Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、導光体３０の第１の面３０ａに設けられたＶ溝３１により反射され出射面５０ｂから外部に出射する。この場合、Ｖ溝３１の形状および間隔を適正に選択すると、出射される放出光の強度分布を制御できる。
【００１８】
また、導入された入射光Ｇ４、Ｇ５は、反射を繰り返しながら導光方向６０に沿って進行する。すなわち、第２の面３０ｂでは導光体３０と外部との界面において全反射などによりされる。また、第１の面３０ａでは導光体３０により反射されるか、または反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより反射される。
【００１９】
導光体３０の屈折率と、第１の蛍光体層１４と、の屈折率の差を低減すると、界面での反射が低減され入射光Ｇ４、Ｇ５が第１の蛍光体層１４に入射しやすくなる。入射光Ｇ４、Ｇ５の一部は第１の蛍光体層１４を励起し、第１の波長変換光Ｇｙを生成する。第１の波長変換光Ｇｙは、第１の蛍光体層１４から放出され、反射体４０を介さずに導光体３０を通過し出射面５０ｂから放出される成分と、反射体４０により反射され第１の蛍光体層１４および導光体３０を通過し出射面５０ｂから放出される成分と、を有する。これらの第１の波長変換光Ｇｙは、合成され、出射面５０ｂ上では導光方向６０沿って均一に分布するようにできる。
【００２０】
入射光Ｇ４、Ｇ５のうち励起に寄与しない光は反射面４０ａで反射され、導光方向６０に沿ってさらに進む。なお、放出光１０ａは、反射面４０ｂ、４０ｃの間でも反射を繰り返しながら導光方向６０に沿って進むことができ、直接出射するか、または第１の蛍光体層１４を励起する。
【００２１】
放出光１０ａが波長４５０ｎｍの青色光、第１の蛍光体層１４が珪酸塩系材料である黄色蛍光体、であるものとすると、第１の波長変換光Ｇｙは波長が５６０ｎｍ近傍の黄色光とすることができる。この結果、発光装置５は、出射面５０ｂから、青色光Ｇｂと黄色光Ｇｙを放出し、これらの混合光として、例えば擬似白色光を放出可能な線状光源となる。
【００２２】
図２は、参考例にかかる発光装置の模式断面図である。
発光装置は、光源１１０と、黄色蛍光体層１１４と、導光路１５０と、導光体１３０と、を有する。導光路１５０は、反射体１４０を有し、放出光の入射面１５０ａと、反射体１４０の表面にそれぞれ設けられた反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、出射面１５０ｂと、を含む。また、反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃおよび出射面１５０ｂは第１の方向１６０に延在する。
【００２３】
導光体１３０の３つの面は、反射面１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃにそれぞれ接触している。また、導光体１３０の他の１つの面には、黄色蛍光体層１１４が接触して設けられている。黄色蛍光体層１１４の上面は、出射面１５０ｂとされる。導光体１３０の下面にはＶ溝１３１が設けられ、光源１１０からの放出光を出射面１５０ｂへ向かって反射可能である。
【００２４】
光源１１０からの放出光の照射により励起された黄色蛍光体層１１４は、波長変換光である黄色光を放出する。このうち、上方へ向かう光をｇｙ１、下方へ向かう光をｇｙ２とする。黄色光ｇｙ１、ｇｙ２は、光源１０からの放出光よりも広がりやすい。蛍光体層１１４と、反射体１４０と、が離間しているため、下方に向かって広がった黄色光ｇｙ２は、反射面１４０ａで反射されたのち上方に進みつつさらに広がる。
【００２５】
このように、第１の方向１６０および第１の方向１６０と直交する面内で広がった光は、導光路１５０内で多重反射を生じやすくなる。例えば、導光体１３０と空気との界面において、フレネル反射を繰り返すにつれて光が減衰する。また、反射面１４０で反射された光も、多重反射を生じ光が減衰する。すなわち、フレネル反射を含む多重反射により、導光路１５０内で光損失が増大する。
【００２６】
これに対して本実施形態では、第１の蛍光体層１４の第１の面１４ａは、反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃに接触して設けられる。第１の蛍光体層１４の厚さは、導光路５０の高さＨに比べて小さくすることができる。例えば、導光体３０の高さＨが１．５ｍｍである場合、第１の蛍光体層１４の厚さを０．２ｍｍなどとすることができる。すなわち、薄い第１の蛍光体層１４が、出射面５０ｂとは反対の側となる反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃに接触して設けられている。このため、反射面４０ａに当たって反射された第１の波長変換光Ｇｙの成分の広がりを低減し、直接放出される波長変換光Ｇｙの成分の広がりに近づけることができる。このようにして、波長変換光Ｇｙの広がりが抑制されるので、多重反射による光損失が低減され、擬似白色光を含む混合光が効率よく放出される。第１の蛍光体層１４は、波長変換光Ｇｙが反射面から放出されるように作用する本実施形態は、反射型の蛍光体励起方式と言うことができる。
【００２７】
図３は、温度に対する黄色蛍光体の相対発光強度の依存性を表すグラフ図である。
縦軸は０℃の発光強度を１とした相対発光強度、横軸は温度（℃）、である。黄色蛍光体は、珪酸塩系蛍光体であるものとする。相対発光強度は、１００℃で略０．８、１４０℃で略０．４と低下する。すなわち、黄色蛍光体は、温度消光を生じている。例えば、ＳＭＤ型発光装置の場合、蛍光体層は発光素子チップを覆うように設けられているので温度上昇が大きく、温度消光を生じる問題がある。
【００２８】
これに対して、本実施形態では、第１の蛍光体層１４は、発光素子１０と離間しているので温度上昇が抑制される。さらに、第１の蛍光体層１４が励起光を吸収しても、導光方向６０に延在する反射体４０を介して放熱が容易である。これらのために、温度消光が抑制され、高い発光強度を保つことが容易となる。
【００２９】
図４は、第２の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。
光源１０として、波長が４０５ｎｍ近傍の青紫色の放出光１０ａを放出可能な窒化物系半導体材料からなるＬＥＤやＬＤを用いる。
【００３０】
なお、本明細書において、「青紫色」とは、３６５ｎｍ以上４１０ｎｍよりも短い（未満の）波長範囲、「青色」とは、４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲、「黄色」とは、５４０以上５７０ｎｍ以下の波長範囲、と定義する。
【００３１】
発光装置５は、第１の蛍光体層１４を覆うように設けられた第２の蛍光体層１６をさらに有する。第２の蛍光体層１６は、放出光１０ａを吸収し放出光１０ａの波長である青紫色よりも長く、かつ第１の波長変換光Ｇｙの波長よりも短い第２の波長変換光Ｇｂを放出可能な青色蛍光体を含む。
【００３２】
図５（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図５（ｂ）は変形例の模式断面図、である。
図５（ａ）では、第２の蛍光体層１６は、導光体３０の側面の全面にわたって設けられている。また、図５（ｂ）では、第２の蛍光体層１６は、導光体３０の第２の面３０ｂに接触した面を第１の面、第２の蛍光体層１６の裏面を第２の面（出射面５０ｂ）、とする。さらに、出射面５０ｂは、第１の蛍光体層１４とは離間している領域（幅Ｗ）とする。
【００３３】
図６は、波長に対する青色蛍光体の相対励起強度を示すグラフ図である。
縦軸は相対励起強度、横軸は波長（ｎｍ）を表す。発光波長が４０５ｎｍの放出光により励起され、発光スペクトルのピークが４５０ｎｍ近傍にある青色蛍光体として、例えばアパタイトからなる材料を用いることができる。第１の波長変換光Ｇｙの波長が５６０ｎｍ近傍の黄色光であると、波長５６０ｎｍにおける青色蛍光体の相対励起強度は略０．０５と低い。すなわち、黄色光は、青色蛍光体に吸収されにくく、その光損失が低減できる。
【００３４】
図４において、導光体３０の入射面５０ａより入射し、導光体３０内をそれぞれ異なる方向に進行する入射光Ｇ１〜Ｇ５のうち、入射光Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、導光体３０内を進行する過程において、到達した第２の蛍光体層１６の一部を照射し、照射領域の蛍光体を励起する。このため、出射面５０ｂから、第２の波長変換光Ｇｂが放出される。
【００３５】
他方、入射光の一部（Ｇ４、Ｇ５）は蛍光体層１６の照射領域において、蛍光体の励起に寄与せず反射して蛍光体層１６の異なる領域に到達し、到達した入射光Ｇ４、Ｇ５は、蛍光体を励起もしくは、励起に寄与せず更なる反射の繰り返しにより励起発光領域を増しながら導光方向６０に沿って進行する。また、入射光Ｇ４、Ｇ５の一部は、第１の蛍光体層１４を励起し、生じた第１の波長変換光Ｇｙは反射面４０ａから出射面５０ｂに向かって広がりつつ放出される。もし、第１の蛍光体層１４が黄色蛍光体を含み、第２の蛍光体層１６が青色蛍光体を含むものとすると、図６に示すように、黄色光が第２の蛍光体層１６により吸収される量は少ない。このため、光損失が低減され、効率よく擬似白色光を含む混合光を得ることができる。
【００３６】
図７は、第３の実施形態にかかる発光装置の導光路の模式斜視図である。
発光装置は、複数の放出光を導光可能な複数の導光路を含む導光板５２を有し、面状光源として用いることができる。導光板５２の側面５２ａへの入射光は、ＬＥＤの放出光をレンズで集光してもよいが、ＬＤとすると集光が容易である。
【００３７】
図８は第４の実施形態にかかる発光装置の模式図である。
第１の（黄色）蛍光体層１４は、反射体４０の反射面の上に設けられ、その上に導光板５２が設けられている。導光板５２の両側の側面５２ａ、５２ｂには、８つの青色ＬＤからなる光源７０、７１がそれぞれ配置されている。それぞれの放出光は、レンズにより集光され、側面５２ａ、５２ｂに導入される。
【００３８】
光源１０をＬＤであると、側面５２ａから導入された青色光は広がり過ぎず、導光板５２の上面に設けられた光学フィルム５３により拡散しつつ帯状に進む。下面に向かった青色光の一部は、第１の蛍光体層１４により第１の波長変換光である黄色光となり、光学フィルム５３の上面から出射する。励起に寄与しない残りの青色光Ｇｂも光学フィルム５３の上面から出射し、黄色光との混合光として擬似白色光となる。
【００３９】
この場合、光源７０ａの光軸と、光源７１ａの光軸と、をＣ−Ｃ線に平行な線と略一致させると、同時点灯により、導光方向６０に平行な帯状の擬似白色発光パターンを得ることができる。また７０ａ、７１ａの側から順次同時点灯を行うことにより、帯状領域Ｍ、Ｎの発光パターンをスキャン点灯することができる。他方、一方の側のＬＤを点灯すると、左右に２分割され、縦に８分割されたローカルディミング(local dimming：領域別点灯）が可能である。例えば、光源７０ａを点灯すれば、左上の領域Ｋのみが点灯される。
【００４０】
このようなスキャン点灯やローカルディミングが容易な帯状発光パターンは、配光が広いＬＥＤ光源では実現困難である。すなわち、ＬＥＤの発光面積は、０．５ｍｍ×０．５ｍｍと大きいため、集光レンズのサイズが大きくなる。また、光の広がりを抑制するた導光板の形状を加工することが必要になり、価格が上昇する。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、発光点のサイズが小さいＬＤを用いることにより、２ｍｍ程度の薄い導光板を用いても、高い結合効率でかつ容易に光結合が可能である。すなわち、発光装置の生産性が高く、結果として価格低減が容易となる。
【００４２】
図９（ａ）は第５の実施形態にかかる発光装置の模式平面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿った模式断面図、である。
導光板５２の下面側には第１の蛍光体層が設けられておらず、反射体４０のみが配置されている。また、導光板５２の側面５２ａには８つの青色ＬＤからなる光源７０、側面５２ｂには８つの光源７１、がそれぞれ配置されている。光源７０からの青色光は、図９（ｂ）の断面内で集光され、図９（ａ）の平面内で配光を広げるレンズを通過したのち、側面５２ａから導入される。８つの光源７０がアレイ状に設けられている反射体４１ａにおいて、光源７０の接着領域以外には第１の蛍光体層１５ａが設けられている。
【００４３】
また、８つの光源７１がアレイ状に設けられている反射体４１ｂにおいて、光源７１の接着領域以外には第１の蛍光体層１５ｂが設けられている。さらに、第１の蛍光体層１５ｃが設けられた反射体４１ｃが側面５２ｃ、第１の蛍光体層１５ｄが設けられた反射体４１ｄが側面５２ｄ、に近接してそれぞれ設けられている。
【００４４】
光源７０から放出された青色光は、側面５２ａから入射し、導光板５２内を広がりながら、導光板５２の上面から均一に出射し、かつ側面５２ｂからも出射する。側面５２ｂから出射した青色光は、反射体４１ｂに設けられた第１の蛍光体層１５ｂを励起し、波長変換された黄色光が側面５２ｂから導光板５２へ入射する。この結果、側面５２ｂ側の広い領域で、擬似白色光を生じ、面発光に寄与する。側面５２ａ側でも同様に擬似白色光を得ることができる。
【００４５】
もし、光源としてエッジライト型のＬＥＤアレイ光源を用いると、その光出力はＬＤよりも遙かに小さいために、さらに多数の数を配置することが必要である。このため、反対側からの青色光の吸収損失が増大すると共に、第１の蛍光体層を設ける面積が減少し黄色光を十分には放出できない。
【００４６】
これに対して、本実施形態のように青色ＬＤを用いると、反射体４１の全面積に対して青色ＬＤの接着面積は小さいので、青色ＬＤによる吸収損失を低減し、第１の蛍光体層の塗布面積を増大することが容易となる。
【００４７】
導光板５２内を伝搬し側面５２ｃに到達した青色光は、第１の蛍光体層１５ｃを励起し黄色光を生じ、側面５２ｃの側の広い領域に擬似白色光を生じる。また、導光板５２内を伝搬し側面５２ｄに到達した青色光は、第１の蛍光体層１５ｄを励起し黄色光を生じ、側面５２ｄの側の広い領域に擬似白色光を生じる。反射体４１ｃ、４１ｄには、光源が設けられないので光損失は少ない。
【００４８】
このような構造により、導光板５２の４つの側面５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄから入射した青色光および黄色光が、光学フィルム５３を介して出射し、高い効率で擬似白色光を得ることができる。擬似白色光の色度は、導光板５２から直接出射する青色成分と、側面の近傍で波長変換された黄色成分と、青色の反射成分と、の混合として求められる。青色ＬＤ近傍の色ムラは、その部分の導光板５２のパターンを少なくすることで緩和できる。本実施形態では、第１の蛍光体層１５は、導光板５２の側面だけに塗布するので、その量を低減でき低価格とできる。
【００４９】
図１０は、本実施形態の発光装置を用いたフォグランプの模式斜視図である。
第１および第２の実施形態のいずれかの線状光源である発光装置５を用いたフォグランプへの応用例である。離間したＬＥＤによるアレイ光源と比較して、粒々感のない効率の良い線状光源とできる。発光装置５は、ランプ灯体８０内に配置され、その放出光をレフ８２を介してスムーズにビームを照射することができる。前面を透明キャップ８１でカバーしたこの構造は、高輝度ヘッドランプにも応用可能である。また、複数の線状光源の配置を変化させることにより、多様な用途のスポットライトに応用可能である。
【００５０】
図１１は、本実施形態の発光装置を用いた電球の模式図である。
電球は、光源１０と、第１の蛍光体層１４と、反射体４２と、導光体３０と、を有する。導光体３０は、円筒状の先端を封止したガラス管などからなるものとする。導光体（ガラス管）３０の内縁とされる第１の面３０ａには、第１の（黄色）蛍光体層１４が塗布される。第１の蛍光体層１４の内側となる第１の面１４ａは白色の反射体４２と接触している。光源１０は、青色ＬＤとされる。青色光は、ガラス管の円環状の断面部分に導入され、その中心軸である導光方向６１に沿って導光される。
【００５１】
この場合、反射面は内側に充填された円柱状の反射体４２の表面であり、その表面を取り囲むように第１の蛍光体層１４が設けられている。このため、擬似白色光は、導光路３０の外縁とされる第２の面３０ｂから、その径方向（３６０度の全方位）に向かって放射される。このような線状光源を包むように、バルブ８７と、口金８６と、を設け、フィラメント電球と外形が同一の電球とできる。なお、光源１０に青紫色ＬＤを用いる場合、ガラス管の外縁に青色蛍光体を設ければよい。光源にＬＥＤを用い、バルブの内側全面に蛍光体を塗布する構造と比較すると、蛍光体の使用量が低減され、効率を高めることが容易である。
【００５２】
図１２は、本実施形態の発光装置を用いた街路灯の模式断面図である。
街路灯は、励起用ＬＤアレイなどからなる光源１０と、光ファイバ９５と、導光板５２と、第１の蛍光体層１４と、反射体４０と、光源１０と、放熱部９１と、電源９４と、を有する。第１の蛍光体層１４と接触する反射体４０と、導光板５２と、からなる光学部は、街路灯の支柱９３の上部に設けられる。このため、街路灯の上部は軽量とすることができる。
【００５３】
他方、光源１０と、放熱部９１と、電源９４と、は支柱９３の下部の内部に設けられる。このため、光源１０および電源９４の保守が容易である。光源１０からの放出光は、レフ９２で集光され、レンズおよび光ファイバ９５などを介して、導光板５２の側面へ導入され、擬似白色光を放出できる。なお、光源１０は、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（Organic  LED:  有機EL）としてもよい。さらに、支柱９３の下部に設けられた光源１０からの放出光は、光ファイバを介さず、空中伝搬してもよい。
【００５４】
第１〜第５の実施形態において、効率よく、蛍光体を用いて波長変換を行うことが容易な発光装置が提供される。これらの発光装置は、照明装置、表示装置、フォグランプ、電球、街路灯などに用いることができる。
【００５５】
図１３（ａ）は第６の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１３（ｂ）はＥ−Ｅ線に沿った模式断面図、図１３（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
発光装置は、青紫〜青色波長範囲からなる光源１０と、光源１０から離間して設けられた導光路５０と、黄色蛍光体からなる第１の蛍光体層１４と、を有する。導光路５０は、反射体４０と導光体３０とを含む。また、光源１０は、ＬＥＤやＬＤとすることができる。光源１０をＬＤとすると、鋭いビームのために細い線状の導光体３０への光結合が容易となる。
【００５６】
例えば、導光体３０は、直径が２ｍｍの円形断面を有し、長さが６００ｍｍのガラス棒とする。導光体３０の下面側または側面側となる第１の面３０ａには、導光体３０の幅（直径である２ｍｍ）よりも小さい幅である０．２ｍｍの第１の蛍光体層１４が設けられ、さらに第１の蛍光体層１４の下面には、例えば、第１の蛍光体層１４と同じ幅を有する反射体４０が設けられている。
【００５７】
光源１０からの放出光は、導光体３０へ入射される。入射光の一部は、第１の蛍光体層１４を照射し、第１の波長変換光として黄色光Ｇｙを放出する。放出光および第１の波長変換光は、直接に出射面から出射するか、または第１の蛍光体層１４の表面および反射体４０で反射されたのち導光体３０から出射する。この結果、擬似白色光を放出可能な線状光源を得ることができる。なお、導光体の下面側にＶ溝を設けてもよい。但し、細い第１の蛍光体層１４からの第１の波長変換光と、細い反射体４０による反射光と、は広がりながら導光体３０の側面で全反射される成分を多く含む。このため、Ｖ溝を設けなくとも導光方向６０に沿って伝搬することが容易となる。
【００５８】
この構造は、第１の蛍光体層１４と、反射体４０と、の近傍に光吸収体が存在しないので波長変換効率を高くすることが容易である。すなわち、薄い第１の蛍光体層１４および反射体４０におけるそれぞれの反射率および吸収係数と、蛍光体層の波長変換効率により、発光装置の効率が決まる。
【００５９】
図１３（ｂ）のように、幅が狭い第１の蛍光体層１４から放出された第１の波長変換光は、直接、または反射面で反射されたのち、導光体３０の第２の面３０ｂから放出される。第２の面３０ｂは、導光体３０となる破線ＭＭよりも上の領域とされる。導光体３０は、擬似白色光を放出する細い発光領域に対して、円形の断面形状がコリメートレンズとして機能する。第１の蛍光体層１４および反射体４０の形状を変化させると、導光方向６０に沿って発光分布を制御することができる。また、光軸６３から角度θ傾いた方向から見える光度の相対値を表す配光特性は、図１３（ｃ）のように急峻となる。
【００６０】
図１４は、比較例にかかる発光装置の模式斜視図である。
比較例にかかる発光装置は、光源１１０と、導光体１３０と、導光体１３０に沿って設けられた蛍光体層１１４と、反射体１４１と、を有する。この場合、配光特性は一方の側に広がったランバート分布したものとなる。配光特性を狭くするには、例えば出射側とは反対の側に、反射体１４１の表面の凹面鏡１４１ａを含む新たな光学系を設けることが必要となる。例えば、凹面鏡１４１ａの断面を放物線とし、その焦点に発光点を配置すると、集光が容易となる。または、出射面側に集光レンズを含む新たな光学系を設けてもよい。しかしながら、これらの光学系の幅は、導光体１３０の幅よりも大きくなり、発光装置のサイズが増大する。
【００６１】
これに対して、第６の実施形態では、導光体３０と集光レンズとを一体化した構造により、発光装置の小型化が容易となる。例えば、導光板の厚さを２．５ｍｍのように薄くしつつ高い入射効率とできる。このような線状光源は、ＬＣＤ−ＢＬＵ（液晶ディスプレイ装置のバックライトユニット）などに用いることができる。また、導光体３０の幅を狭くすると、導光板の厚さをさらに小さくできる。
【００６２】
図１５（ａ）は、第６の実施形態の変形例にかかる発光装置の模式斜視図、図１５（ｂ）はＦ−Ｆ線に沿った模式断面図、図１５（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
第１の波長変換光は、導光体３０の下面側に設けられた放物線断面の曲面により全反射されたのち、上面側の曲面により集光され、導光体３０の第２の面３０ｂから放出される。このため、図１５（ｃ）のように急峻な配光特性が得られる。
【００６３】
図１６（ａ）は第７の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１６（ｂ）はＨ−Ｈ線に沿った模式断面図、図１６（ｃ）は配光特性のグラフ図、である。
第１の蛍光体層１４は、２つの領域１４ａ、１４ｂを有している。また、反射体４０は、２つの領域４０ｄ、４０ｅを有している。導光体３０が円形断面を有するものとすると、２つの領域からの第１の波長変換光は、互いに異なる方向にそれぞれ集光される。すなわち、斜め上方などに向かって、導光体３０の破線ＭＭよりも上の領域となる第２の面３０ｂからそれぞれ出射する。このため、図１６（ｃ）のように、例えば双峰性の配光特性とすることができる。
【００６４】
図１７（ａ）は第７の実施形態の発光装置をＬＣＤ−ＢＬＵに応用した輝度分布、図１７（ｂ）はＣＣＦＬ（Cold  Cathode  Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光ランプ)をＬＣＤ−ＢＬＵに応用した輝度分布、を説明する模式図である。
第７の実施形態の発光装置は、双峰性の配光特性を有しており、バックライトユニット５７の厚さＴ５７を小さくしても、拡散板５４の上方における輝度分布ＢＤ１を均一にできる。他方、ＣＣＦＬ１５６を用いると、図１７（ｂ）のように、発光領域の上方の輝度分布ＢＤ２にピークを生じ、拡散板１５４をＣＣＦＬ１５６から離さないと、輝度分布ＢＤ２を均一とすることが困難である。すなわち、バックライトユニット１５７の厚さＴ１５７が大きくなる。
【００６５】
以上、第６および第７の実施形態およびこれらに付随する変形例によれば、配光制御機能を有し、極めて細い線状光源が実現できる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
５  発光装置、１０、７０、７１  光源、１４、１４ａ、１４ｂ、１５  第１の蛍光体層、１６  第２の蛍光体層、３０  導光体、３１  Ｖ溝、４０、４０ｄ、４０ｅ、４１、４２  反射体、５０  導光路、５２  導光板、６０、６１  導光方向
【図１】
2012099362.tif 000003
【図２】
2012099362.tif 000004
【図３】
2012099362.tif 000005
【図４】
2012099362.tif 000006
【図５】
2012099362.tif 000007
【図６】
2012099362.tif 000008
【図７】
2012099362.tif 000009
【図８】
2012099362.tif 000010
【図９】
2012099362.tif 000011
【図１０】
2012099362.tif 000012
【図１１】
2012099362.tif 000013
【図１２】
2012099362.tif 000014
【図１３】
2012099362.tif 000015
【図１４】
2012099362.tif 000016
【図１５】
2012099362.tif 000017
【図１６】
2012099362.tif 000018
【図１７】
2012099362.tif 000019