(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ照明ユニットにおいて、発光効率を低減させずに高演色性を実現する。【解決手段】  ＬＥＤ照明ユニットにおいて、互いに出射光の波長が異なる第１、第２のＬＥＤ発光素子１１、２１と、第１のＬＥＤ発光素子１１に組み合わされかつ第１のＬＥＤ発光素子１１からの出射光が入射されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する第１、第２の蛍光体と、第２のＬＥＤ発光素子２１に組み合わされかつ第２のＬＥＤ発光素子２１からの出射光が入射されるとともに、第１、第２の蛍光体からの出射光の波長とは異なりかつ互いに異なる波長の光を出射する第３、第４の蛍光体とを設ける。第１のＬＥＤ発光素子１１および第１、第２の蛍光体からなる第１のＬＥＤデバイス１と、第２のＬＥＤ発光素子２１および第３、第４の蛍光体からなる第２のＬＥＤデバイス２とを交互に配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明ユニットであって、
互いに出射光の波長が異なる第１、第２のＬＥＤ発光素子と、
前記第１のＬＥＤ発光素子に組み合わされかつ前記第１のＬＥＤ発光素子からの出射光が入射されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する第１、第２の蛍光体と、
前記第２のＬＥＤ発光素子に組み合わされかつ前記第２のＬＥＤ発光素子からの出射光が入射されるとともに、前記第１、第２の蛍光体からの出射光の波長とは異なりかつ互いに異なる波長の光を出射する第３、第４の蛍光体と、
を備えたＬＥＤ照明ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１、第２のＬＥＤ発光素子がいずれも青色系の発光ダイオードから構成されている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１、第３の蛍光体がいずれも緑色の蛍光を発する蛍光体であり、前記第２、第４の蛍光体がいずれも赤色の蛍光を発する蛍光体である、
ことを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１のＬＥＤ発光素子および前記第１、第２の蛍光体の組合せからなる第１のＬＥＤデバイスと、前記第２のＬＥＤ発光素子および前記第３、第４の蛍光体の組合せからなる第２のＬＥＤデバイスとが、これら第１、第２のＬＥＤデバイスの配列方向に沿って交互に配置されている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項５】
請求項４において、
隣り合う前記第１、第２のＬＥＤデバイスのそれぞれの指向角が一部オーバラップしている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項６】
請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットを備えたＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明ユニットおよびＬＥＤ照明装置において、発光効率を低減させることなく、高演色性を実現するための構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置として、例えば特開２００９−２０６０３７号公報に示すようなものが本願出願人により提案されている。このＬＥＤ照明装置は、上記公報の段落［００１７］〜［００３４］に記載されているように、青色光を発するＬＥＤ発光素子および黄色の蛍光を発する蛍光体からなる第１のＬＥＤデバイスと、青色光を発するＬＥＤ発光素子および緑色、橙色の蛍光をそれぞれ発する２種類の蛍光体からなる第２のＬＥＤデバイスとを用意し、これらのＬＥＤデバイスを交互に配置することにより構成されている。
【０００３】
このようなＬＥＤ照明装置においては、第１のＬＥＤデバイスからは、ＬＥＤ発光素子からの青色光と蛍光体からの黄色光とが混合された白色光（色温度：約５４００Ｋ）が出射され、第２のＬＥＤデバイスからは、ＬＥＤ発光素子からの青色光と各蛍光体からの緑色光および橙色光とが混合された温白色光（色温度：約３３００Ｋ）が出射されており、これら白色光および温白色光の混合領域では、これらの混色光（色温度：約４２００Ｋ）が合成されている。
【０００４】
この場合には、混色光の波長が、可視光線の短波長領域から長波長領域まで幅広く存在しているため、上記ＬＥＤ照明装置によれば、人の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。
【０００５】
ところで、最近、ＬＥＤ照明装置においても、高演色性が要求されるようになってきている。一般に、演色性を評価する指標として、平均演色評価数（Ｒa）および特殊演色評価数（Ｒi）があり、数値が高いほど、自然光（評価数１００）に近く演色性が高いと評価されるが、例えば印刷業界においては、評価数として、Ｒa≧９５、Ｒi≧９０が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記公報に記載のものでは、白色光および温白色光という色温度の異なる出射光を出射する２種類のＬＥＤデバイスを組み合わせて、これらの混色光を得ることにより、波長領域を単にブロード化することを主眼としており、このため、一般の室内照明用としては好ましいが、Ｒa≧９５、Ｒi≧９０の高演色性を実現するのに適した照明装置ではなかった。
【０００７】
その一方、ＬＥＤ発光素子に組み合わされる蛍光体の種類を増やすことにより波長領域をさらにブロード化して、自然光のスペクトル分布に近づけることは可能である。例えば、波長が４２０［ｎｍ］近辺の青色光を出射するＬＥＤ発光素子を用意するとともに、各蛍光体からの蛍光のピーク波長が４６０［ｎｍ］、５１５［ｎｍ］、５２０［ｎｍ］、６２０［ｎｍ］、６３５［ｎｍ］となるような５種類の蛍光体を用意して、これらの蛍光体を前記ＬＥＤ発光素子の封止樹脂に配合することにより、Ｒa≧９５、Ｒi≧９０の高演色性を実現することは一応可能ではある。
【０００８】
しかしながら、この場合には、ＬＥＤ発光素子に組み合わされる蛍光体の種類が増えることで蛍光体の含有量が増えるため、発光効率が低下するという問題がある。上記の例での発光効率は４４ｌｍ/Ｗであって、市販の高演色蛍光灯ＡＡＡタイプ（発光効率：５８ｌｍ/Ｗ）よりも低い。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、発光効率を低減させることなく、高演色性を実現できるＬＥＤ照明ユニットおよびＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、ＬＥＤ照明ユニットにおいて、互いに出射光の波長が異なる第１、第２のＬＥＤ発光素子と、第１のＬＥＤ発光素子に組み合わされかつ第１のＬＥＤ発光素子からの出射光が入射されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する第１、第２の蛍光体と、第２のＬＥＤ発光素子に組み合わされかつ第２のＬＥＤ発光素子からの出射光が入射されるとともに、第１、第２の蛍光体からの出射光の波長とは異なりかつ互いに異なる波長の光を出射する第３、第４の蛍光体とを設けている（請求項１参照）。
【００１１】
本発明では、第１、第２のＬＥＤ発光素子がいずれも青色系の発光ダイオードから構成されている（請求項２参照）。
【００１２】
本発明では、第１、第３の蛍光体がいずれも緑色の蛍光を発する蛍光体であり、第２、第４の蛍光体がいずれも赤色の蛍光を発する蛍光体である（請求項３参照）。
【００１３】
本発明では、第１のＬＥＤ発光素子および第１、第２の蛍光体の組み合わせからなる第１のＬＥＤデバイスと、第２のＬＥＤ発光素子および第３、第４の蛍光体の組み合わせからなる第２のＬＥＤデバイスとが、これら第１、第２のＬＥＤデバイスの配列方向に沿って交互に配置されている（請求項４参照）。
【００１４】
本発明では、隣り合う第１、第２のＬＥＤデバイスのそれぞれの指向角が一部オーバラップしている（請求項５参照）。
【００１５】
また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットから構成されている（請求項６参照）。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、各ＬＥＤ発光素子のそれぞれに蛍光体を組み合わせるようにしたので、発光効率の低減を防止できるとともに、このような各ＬＥＤ発光素子および各蛍光体の組み合わせにより、ＬＥＤ照明ユニット全体の波長領域をブロード化でき、高演色性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例によるＬＥＤ照明ユニットを採用するＬＥＤ照明装置の全体斜視図である。
【図２】前記ＬＥＤ照明ユニット（図１）を構成する第１、第２のＬＥＤデバイス（デバイス１、２）を直線状に交互に配列した状態を示す平面図である。
【図３】前記第１のＬＥＤデバイス（デバイス１）の縦断面図である。
【図４】前記第２のＬＥＤデバイス（デバイス２）の縦断面図である。
【図５】前記ＬＥＤ照明ユニットのブロック構成図である。
【図６】隣り合う各ＬＥＤデバイスのそれぞれの指向角およびそれらがオーバラップしている状態を説明するための図である。
【図７】本実施例によるＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋２）のＲa、Ｒiを比較例のＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋１およびデバイス２＋２）のＲa、Ｒiと比較して示す表である。
【図８】本実施例によるＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋２）のスペクトル分布を比較例のＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋１およびデバイス２＋２）のスペクトル分布と比較して示すグラフである。
【図９】本実施例によるＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋２）ならびに比較例のＬＥＤ照明ユニット（デバイス１＋１およびデバイス２＋２）のそれぞれの出射光を色度図上にプロットして示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例によるＬＥＤ照明ユニットが適用されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明装置を示している。同図に示すように、このＬＥＤ照明装置５０は、ベース５１と、これを被う透光性カバー５２と、ベース５１および透光性カバー５２の両端部に装着されたエンドプレート５３とを有している。エンドプレート５３に形成された貫通孔には、配線用のケーブル５４が挿通している。
【００１９】
ＬＥＤ照明装置５０には、図２に示すように、直線状に延びる基板５５が内蔵されている。基板５５上には、各々複数の第１のＬＥＤデバイス１および第２のＬＥＤデバイス２が搭載されている。これら第１、第２のＬＥＤデバイス１、２により、本実施例によるＬＥＤ照明ユニットが構成されている。各ＬＥＤデバイス１、２は、所定間隔を隔てて直線状に配列されるとともに、配列方向に沿って交互に配置されている。
【００２０】
第１のＬＥＤデバイス１は、図３に示すように、パッケージ１Ａの内部に搭載された第１のＬＥＤチップ（ＬＥＤ発光素子）１１と、ボンディングワイヤ１２によりＬＥＤチップ１１に接続されたリードフレーム１３と、パッケージ１Ａ内に充填された封止材１４とを有している。ここでは、第１のＬＥＤチップ１１として、一対のチップが設けられている。
【００２１】
第１のＬＥＤチップ１１は、青色系の発光ダイオードから構成されており、具体的には、波長４４８［ｎｍ］の発光ダイオードが用いられる。封止材１４には、第１、第２の蛍光体が配合されている。これらの蛍光体としては、第１のＬＥＤチップ１１からの出射光が入射されたとき、互いに異なる波長の蛍光を出射するものが用いられる。この例では、第１の蛍光体として、緑色の蛍光を発するもの、具体的にはピーク波長が５１５［ｎｍ］の蛍光体が用いられ、第２の蛍光体として、赤色の蛍光を発するもの、具体的にはピーク波長が６２０［ｎｍ］の蛍光体が用いられる。第１の蛍光体は、例えばシリケート系の蛍光体であり、第２の蛍光体は、例えばナイトライド系の蛍光体である。
【００２２】
第１のＬＥＤデバイス１における封止材１４の具体的な組成は、以下のとおりである。
封止材単体：  ＫＥＲ２５００ＡおよびＫＥＲ２５００Ｂの１：１の混合物
（具体的にはそれぞれ２ｇずつ含有）
波長５１５［ｎｍ］の蛍光体：  ０．４００［ｇ］
波長６２０［ｎｍ］の蛍光体：  ０．０４２［ｇ］
（各蛍光体の比は９．５：１である）
なお、ＫＥＲ２５００Ａ/Ｂはいずれも信越化学工業株式会社の商品名である。
【００２３】
第２のＬＥＤデバイス２は、図４に示すように、パッケージ２Ａの内部に搭載された第２のＬＥＤチップ（ＬＥＤ発光素子）２１と、ボンディングワイヤ２２によりＬＥＤチップ２１に接続されたリードフレーム２３と、パッケージ２Ａ内に充填された封止材２４とを有している。ここでは、第２のＬＥＤチップ２１として、一対のチップが設けられている。
【００２４】
第２のＬＥＤチップ２１は、第１のＬＥＤチップ１１と同様に青色系の発光ダイオードから構成されているが、第１のＬＥＤチップ１１とは出射光の波長が異なっている。具体的には、第２のＬＥＤチップ２１として、波長４６５［ｎｍ］の発光ダイオードが用いられる。封止材２４には、第３、第４の蛍光体が配合されている。これらの蛍光体としては、第２のＬＥＤチップ２１からの出射光が入射されたとき、第１、第２の蛍光体からの出射光の波長とは異なりかつ互いに異なる波長の蛍光を出射するものが用いられる。この例では、第３の蛍光体として、緑色の蛍光を発するもの、具体的にはピーク波長が５２０［ｎｍ］の蛍光体が用いられ、第４の蛍光体として、赤色の蛍光を発するもの、具体的にはピーク波長が６３５［ｎｍ］の蛍光体が用いられる。第３の蛍光体は、例えばシリケート系の蛍光体であり、第４の蛍光体は、例えばナイトライド系の蛍光体である。
【００２５】
第２のＬＥＤデバイス２における封止材２４の具体的な組成は、以下のとおりである。
封止材単体：  ＫＥＲ２５００ＡおよびＫＥＲ２５００Ｂの１：１の混合物
（具体的にはそれぞれ２ｇずつ含有）
波長５２０［ｎｍ］の蛍光体：  ０．６５０［ｇ］
波長６３５［ｎｍ］の蛍光体：  ０．０３５［ｇ］
（各蛍光体の比は１８．６：１である）
【００２６】
図５に示すように、第１のＬＥＤデバイス１および第２のＬＥＤデバイス２には、共通の電源回路５６が接続されている。なお、各ＬＥＤデバイス１、２に別々の電源回路を設けるようにしてもよい。
【００２７】
図６は、第１、第２のＬＥＤデバイス１、２のそれぞれの指向角を示している。この例では、第１、第２のＬＥＤデバイス１、２はいずれも約１２０度の指向角を有しており、隣り合う各ＬＥＤデバイス１、２の指向角の一部は互いにオーバラップしている（同図中の斜線部分参照）。
【００２８】
次に、上述のように構成されたＬＥＤユニットについて、出射光の色度座標（ｘ、ｙ座標）、平均演色評価数（Ｒa）および特殊演色評価数（Ｒi）を測定した結果を図７に示す。同図では、図示の便宜上、上下２段の表に分けて示している。
【００２９】
図７中、「デバイス１＋２」が本実施例による第１、第２のＬＥＤデバイス１、２からなるＬＥＤユニットを示しており、「デバイス１＋１」および「デバイス２＋２」は比較例であって、「デバイス１＋１」は第１のＬＥＤデバイス１を２つ並べたものを、「デバイス２＋２」は第２のＬＥＤデバイス２を２つ並べたものをそれぞれ示している。また、平均演色評価数ＲaはＲ1〜Ｒ8の平均値で示されており、特殊演色評価数Ｒiは、Ｒ9〜Ｒ15にそれぞれ示されている。
【００３０】
図７に示すように、本実施例によるデバイス１＋２は、平均演色評価数に関しては、Ｒa＝９６．６６６であって、Ｒa≧９５を達成している。また、特殊演色評価数に関しては、Ｒ12については、Ｒi＝８８．４３５であって、わずかに９０に届いてはいないが、Ｒ9〜Ｒ11およびＲ13〜Ｒ15については、Ｒi≧９０を達成している。この結果から、本実施例によるデバイス１＋２は、高演色性を実現しているといえる。また、デバイス１＋２の出射光の発光効率は５５ｌｍ/Ｗであり、発光効率の低下は防止されている。
【００３１】
その一方、比較例であるデバイス１＋１は、平均演色評価数に関しては、Ｒa＝９３．４６９であって、Ｒa≧９５を達成しておらず、特殊演色評価数に関しては、とくにＲ11については、Ｒi＝８０．０７４であって、９０よりもかなり低い値になっている。また比較例のデバイス２＋２は、平均演色評価数に関しては、Ｒa＝８７．３９５であって、９５よりもかなり低い値になっており、特殊演色評価数に関しては、Ｒi≧９０を達成しているのは、Ｒ11およびＲ14のみであって、その他はすべて９０よりも小さな値になっている。
【００３２】
次に、上述した各デバイスの出射光のスペクトルを比較したものを図８に示す。同図に示すように、本実施例であるデバイス１＋２は、発光波長３８０［ｎｍ］〜７８０［ｎｍ］の可視光線の波長範囲において、各スペクトルが概ね均等の強度で分布しており、波長領域がブロード化されている。すなわち、自然光のスペクトル分布に近いスペクトル分布が実現されているといえる。
【００３３】
次に、横軸にｘ軸をとり、縦軸にｙ軸をとって、図７中の各デバイスの色度座標をそれぞれプロットしたものを図９に示す。同図に示すように、デバイス１＋２は、デバイス１＋１およびデバイス２＋２の中間の色相および彩度を有している。
【００３４】
上述したように、本実施例によれば、第１、第２のＬＥＤ発光素子１１、２１にそれぞれ２種類の蛍光体（第１、第２の蛍光体または第３、第４の蛍光体）が組み合わされている。一般に、一つのＬＥＤ発光素子に組み合わされる蛍光体の種類が増えると、発光効率が低減することが分かっているが、本実施例の場合、第１ないし第４の蛍光体という計４種類の蛍光体は、第１、第２のＬＥＤ発光素子１１、２１にそれぞれ振り分けられている。その結果、一つのＬＥＤ発光素子に組み合わされる蛍光体の種類は２種類に減っており、これより、発光効率の低減を防止している。また、図８に示すように、デバイス１＋１とデバイス２＋２の各ピーク波長は、互いに少しずれており、このようなピーク波長がずれた波形を組み合わせることにより、ＬＥＤ照明ユニット全体の波長領域をブロード化でき、高演色性を実現している。
【００３５】
なお、前記実施例では、第３の蛍光体の波長が第１の蛍光体の波長より大きく、かつ第４の蛍光体の波長が第２の蛍光体の波長よりも大きな場合を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明は、例えば、第３の蛍光体の波長が第１の蛍光体の波長より大きく、かつ第２の蛍光体の波長が第４の蛍光体の波長よりも大きな場合や、第１の蛍光体の波長が第３の蛍光体の波長より大きく、かつ第４の蛍光体の波長が第２の蛍光体の波長よりも大きな場合にも適用可能である。
【００３６】
また、前記実施例では、第１、第２のＬＥＤ発光素子という２種類のＬＥＤ発光素子が用いられた例を示したが、３種類以上のＬＥＤ発光素子を用いるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、前記実施例では、一つのＬＥＤ発光素子に組み合わされる蛍光体の種類を２種類にした例を示したが、発光効率の低減が許容できる範囲内であれば、一つのＬＥＤ発光素子に３種類以上の蛍光体を組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、発光効率を低減させることなく、高演色性を実現するためのＬＥＤ照明ユニットに有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１：  第１のＬＥＤデバイス
１１：  第１のＬＥＤチップ（ＬＥＤ発光素子）
１４：  封止材
２：  第２のＬＥＤデバイス
２１：  第２のＬＥＤチップ（ＬＥＤ発光素子）
２４：  封止材
５０：  ＬＥＤ照明装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００９−２０６０３７号公報（段落［００１７］〜［００３４］参照）
【図１】
2013161909.tif 000003
【図２】
2013161909.tif 000004
【図３】
2013161909.tif 000005
【図４】
2013161909.tif 000006
【図５】
2013161909.tif 000007
【図６】
2013161909.tif 000008
【図７】
2013161909.tif 000009
【図８】
2013161909.tif 000010
【図９】
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