(57)【要約】【課題】実装基板における複数の発光部が実装された実装領域において端部と中央部とで色度の差を低減する。【解決手段】発光装置１は、実装基板２と、実装基板２の一表面２１に実装された複数の発光部３，３，……と、複数の発光部３，３，……と１対１に対応して設けられた複数の波長変換部材４，４，……とを備える。波長変換部材４は、対応する発光部３から放射された光によって励起されて発光部３から放射された光とは異なる波長の励起光を放射する蛍光体を含む。発光装置１は、複数の波長変換部材４，４，……として、実装領域２２の端部２２１に実装された第１の発光部３１に対応する第１の波長変換部材４１と、実装領域２２の中央部２２２に実装された第２の発光部３２に対応する第２の波長変換部材４２とを備える。第１の波長変換部材４１は、第２の波長変換部材４２に比べて、蛍光体の濃度が低い。【選択図】図１
2013165214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
前記実装基板の一表面に実装された複数の発光部と、
前記複数の発光部と１対１に対応し、各々が、対応する発光部から放射された光によって励起されて当該発光部から放射された光とは異なる波長の励起光を放射する蛍光体を含む複数の波長変換部材とを備え、
前記実装基板は、前記複数の発光部が実装された実装領域を有し、
前記複数の波長変換部材として、前記実装領域の端部に実装された発光部に対応する第１の波長変換部材と、前記実装領域の中央部に実装された発光部に対応する第２の波長変換部材とを備え、
前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、外部に放射される前記励起光が少ない
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、前記蛍光体の濃度が低いことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、前記蛍光体の変換効率が低いことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光部は、前記実装基板の前記一表面に千鳥格子状に実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の発光部は、前記実装基板の前記一表面に円形状に実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置が取り付けられた器具本体と
を備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光部を用いた発光装置および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光素子から放射された光によって励起される蛍光体を備える発光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。従来の発光装置では、複数の発光素子が実装基板に実装されており、上記発光素子を波長変換部材が封止している。従来の発光装置に用いられる蛍光体は、波長変換部材に含まれており、発光素子から放射された光によって励起されて、上記発光素子から放射された光とは異なる波長の励起光を放射する。これにより、従来の発光装置は、発光素子から放射された光の一部で蛍光体が励起することによって、白色光を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４７５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の発光装置は、隣接する発光素子同士が近接して実装基板に実装されているため、ある発光素子に対応する波長変換部材の蛍光体から放射された光の一部が隣接する波長変換部材の蛍光体で再吸収されることがあった。このため、図５に示すように、実装基板における複数個の発光素子が実装された実装領域において、周囲の一部にしか隣接の蛍光体が存在しない端部（「−９０°」、「９０°」）と、全周囲に隣接の蛍光体が存在する中央部（「０°」）との間で、外部に放射される光の色度が異なっていた。なお、図５において、実線は色度座標のｘ成分を示し、破線は色度座標のｙ成分を示す。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為された発明であり、本発明の目的は、実装基板における複数の発光部が実装された実装領域において端部と中央部とで色度の差を低減することができる発光装置および照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光装置は、実装基板と、前記実装基板の一表面に実装された複数の発光部と、前記複数の発光部と１対１に対応し、各々が、対応する発光部から放射された光によって励起されて当該発光部から放射された光とは異なる波長の励起光を放射する蛍光体を含む複数の波長変換部材とを備え、前記実装基板は、前記複数の発光部が実装された実装領域を有し、前記複数の波長変換部材として、前記実装領域の端部に実装された発光部に対応する第１の波長変換部材と、前記実装領域の中央部に実装された発光部に対応する第２の波長変換部材とを備え、前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、外部に放射される前記励起光が少ないことを特徴とする。
【０００７】
この発光装置において、前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、前記蛍光体の濃度が低いことが好ましい。
【０００８】
この発光装置において、前記第１の波長変換部材は、前記第２の波長変換部材に比べて、前記蛍光体の変換効率が低いことが好ましい。
【０００９】
この発光装置において、前記複数の発光部は、前記実装基板の前記一表面に千鳥格子状に実装されていることが好ましい。
【００１０】
この発光装置において、前記複数の発光部は、前記実装基板の前記一表面に円形状に実装されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の照明器具は、前記発光装置と、前記発光装置が取り付けられた器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、実装基板における複数の発光部が実装された実装領域において端部と中央部とで色度の差を低減することができる。これにより、発光装置から外部に放射される光の光色を均一に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る発光装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ領域の拡大図、（ｃ）は（ａ）のＢ領域の拡大図である。
【図２】実施形態１に係る発光装置から放射された光の色度を示す色度特性図である。
【図３】実施形態３に係る発光装置の正面図である。
【図４】実施形態４に係る発光装置の正面図である。
【図５】従来の発光装置から放射された光の色度を示す色度特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
実施形態１に係る発光装置１は、図１に示すように、実装基板２と、実装基板２の一表面２１に実装された複数個（図示例では９６個）の発光部３，３，……とを備えている。また、本実施形態の発光装置１は、複数個の発光部３，３，……と１対１に対応して設けられた複数個（図示例では９６個）の波長変換部材４，４，……を備えている。
【００１５】
本実施形態の発光装置１は、後述の実装領域２２において、中央部２２２の発光部３に対応する波長変換部材４よりも、端部２２１の発光部３に対応する波長変換部材４の蛍光体の濃度を低くした構成を採用している。これにより、発光装置１は、外部に放射される光の色むらを減らして光色を均一に近づけている。以下、発光装置１の各構成要素について詳細に説明する。
【００１６】
実装基板２は、一表面２１に複数個の発光部３，３，……が実装されている。実装基板２の一表面２１には、複数個の発光部３，３，……がｘ方向およびｙ方向に格子状に配列されている。実装基板２のうち複数個の発光部３，３，……が実装された領域を実装領域２２という。実装基板２は、発光部３からの熱を効率よく放熱するためには、金属を母材とする金属基板であることが好ましい。金属基板の材料は、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）など、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよい。なお、発光部３の光出力が小さく、熱の発生が小さい場合、実装基板２は、ガラスエポキシ基板や紙フェノール基板であってもよい。
【００１７】
また、実装基板２には、後述のボンディングワイヤ５を介して発光部３への給電を確保するための配線パターン２３，２３，……が設けられている。また、実装基板２には、配線パターン２３，２３，……に電気的に接続されている一対の電極２４，２４が形成されている。なお、実装基板２が金属基板である場合、実装基板２のベース（金属）と配線パターン２３との間には、実装基板２のベースと配線パターン２３との間の絶縁性を確保するための絶縁層（図示せず）が設けられる。
【００１８】
本実施形態の複数個の発光部３，３，……は、実装基板２の一表面２１に８個（ｘ方向）×１２個（ｙ方向）の格子状に配列されて実装されている。本実施形態の発光部３は、例えばＬＥＤチップからなる１個の発光素子で構成されている。発光素子としては、例えば青色光を放射する青色ＬＥＤチップを用いている。青色ＬＥＤチップは、例えばサファイア基板上に窒化ガリウム系の半導体層が形成された構造となっている。発光素子は、サブマウント（図示せず）を介して実装基板２の一表面２１に実装されており、後述の一対のボンディングワイヤ５，５によって給電経路が確保されている。なお、発光部３は、１個の発光素子で構成されていることには限定されず、複数個の発光素子で構成されていてもよい。
【００１９】
ボンディングワイヤ５は、金属細線（例えば金細線やアルミニウム細線など）からなり、一端が発光部（発光素子）３に電気的に接続され、他端が実装基板２に電気的に接続されており、実装基板２と発光部３との間の給電経路として用いられている。波長変換部材４を成形する際に液状の透光性樹脂がボンディングワイヤ５に沿わないようにするために、ボンディングワイヤ５の一端以外が発光部３に接触しないように打ち上げでワイヤボンドが行われる。
【００２０】
サブマウント（図示せず）は、実装基板２と発光部（発光素子）３との線膨張率の差に起因して発光部３に働く応力を緩和する。さらに、サブマウントは、発光部３で発生した熱を実装基板２に伝熱させる熱伝導機能を有している。サブマウントの材料としては、熱伝導率が比較的高くかつ絶縁性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などがある。発光部３とサブマウントとは、ＡｕＳｎやＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合されている。
【００２１】
複数個の波長変換部材４，４，……は、複数個の発光部３，３，……と１対１に対応して設けられている。各波長変換部材４は、透明樹脂と蛍光体とが混合された混合物の成形品によって構成されている。波長変換部材４の形状は、略半球（半球を含む）であることが好ましい。波長変換部材４は、透明樹脂と蛍光体とが混合された液状の透光性樹脂が、対応する発光部３が実装された領域に滴下され、滴下された透光性樹脂が硬化されることによって、対応する発光部３とボンディングワイヤ５とを封止するように成形される。
【００２２】
波長変換部材４に用いられる透明樹脂は、高粘度のシリコーン樹脂などであり、蛍光体を分散させるために用いられる。なお、透明樹脂は、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂などであってもよい。
【００２３】
波長変換部材４に用いられる蛍光体は、対応する発光部３から放射された光によって励起されて、対応する発光部３から放射された光とは異なる波長の励起光を放射する。このような蛍光体として、発光部３から放射された青色光によって励起されて波長域がブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体などを用いている。黄色蛍光体としては、例えばＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）系の黄色発光蛍光体などがある。
【００２４】
本実施形態の発光装置１では、上記のような波長変換部材４を用いることによって、発光部３から放射されて蛍光体に衝突せずに波長変換部材４を通過する光と蛍光体から放射された励起光との合成光が波長変換部材４の外面を通して外部に放射される。これにより、発光装置１から外部に放射される光として白色光を得ることができる。
【００２５】
なお、波長変換部材４に用いられる蛍光体は、黄色蛍光体に限らず、色調整や演色性を高めるなどの目的で複数色の蛍光体の混合物であってもよい。このような混合物であっても、発光装置１から放射された光として白色光を得ることができる。例えば蛍光体として赤色蛍光体と緑色蛍光体との混合物を用いた場合、発光装置１から外部に放射された光として演色性の高い白色光を得ることができる。
【００２６】
ところで、複数個の波長変換部材４，４，……は、図１に示すように、複数個（図示例では３６個）の第１の波長変換部材４１，４１，……と、複数個（図示例６０個）の第２の波長変換部材４２，４２，……とに分類される。第１の波長変換部材４１は、実装領域２２の端部２２１に実装された第１の発光部３１に対応して設けられている。第２の波長変換部材４２は、実装領域２２の中央部２２２に実装された第２の発光部３２に対応して設けられている。
【００２７】
本実施形態の発光装置１では、第１の波長変換部材４１として蛍光体が低濃度の波長変換部材を用い、第２の波長変換部材４２として蛍光体が高濃度の波長変換部材を用いている。すなわち、第１の波長変換部材４１は、第２の波長変換部材４２に比べて、蛍光体の濃度が低い。第１の波長変換部材４１の蛍光体は、第２の波長変換部材４２の蛍光体の濃度を約３０％低減した濃度であることが好ましい。なお、本実施形態では、複数個の第１の波長変換部材４１，４１，……の蛍光体は、すべて同じ濃度である。また、複数個の第２の波長変換部材４２，４２，……の蛍光体も、すべて同じ濃度である。
【００２８】
第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２との各蛍光体の濃度は、発光装置１から外部に放射された光の色度が目標値になるように設定される。色度は、第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２とを成形する際に、複数個の発光部３，３，……から青色光を放射させた状態で、一方の水平方向（図２の「−９０°」）から鉛直方向（図２の「０°」）を含んで他方の水平方向（図２の「９０°」）まで色彩計によって測定される。例えば発光装置１から外部に放射された光を白色光にする場合、色度（ｘ，ｙ）＝（０．３３，０．３３）かつ色度差Δｘ，Δｙがともに０．０１５以下となるように、第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２との各蛍光体の濃度が設定される。色度差Δｘは、実装領域２２の端部２２１からの光と中央部２２２からの光との間での色度のｘ成分の差である。色度差Δｙは、実装領域２２の端部２２１からの光と中央部２２２からの光との間での色度のｙ成分の差である。
【００２９】
これにより、本実施形態の発光装置１では、実装領域２２の中央部２２２のほうが端部２２１に比べて励起光が再吸収されにくい状態において、第１の波長変換部材４１の蛍光体の濃度を第２の波長変換部材４２の蛍光体の濃度よりも低くしている。これにより、本実施形態の発光装置１は、図２に示すように、従来の発光装置（図５参照）よりも、実装領域２２の端部２２１（図２の「−９０°」、「９０°」）と中央部２２２（図２の「０°」）とで、発光装置１から放射された光の色度を略一定にすることができる。なお、図２，５において、実線は色度座標のｘ成分を示し、破線は色度座標のｙ成分を示す。
【００３０】
本実施形態の発光装置１は、種々の器具本体（図示せず）に取り付けられて、照明器具として用いることができる。
【００３１】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、実装領域２２の中央部２２２よりも端部２２１の蛍光体の濃度を低くすることによって、中央部２２２よりも端部２２１のほうが、外部に放射される励起光を少なくすることができる。これにより、中央部２２２のほうが端部２２１よりも励起光が再吸収されやすい状態であっても、端部２２１と中央部２２２とで色度の差を低減することができる。その結果、発光装置１から外部に放射される光の光色を均一に近づけることができる。
【００３２】
また、本実施形態の発光装置１では、複数個の発光部３，３，……が実装領域２２に格子状に配列されて実装されている状態で、ｘ方向およびｙ方向において端部２２１の蛍光体の濃度を中央部２２２の蛍光体の濃度よりも低くしている。これにより、本実施形態の発光装置１では、全方向において光色を均一に近づけることができる。
【００３３】
なお、第２の波長変換部材４２の蛍光体の濃度は、本実施形態のようにすべて同じであってもよいし、第１の波長変換部材４１（端部２２１）に近いほど低くなってもよい。ただし、第２の波長変換部材４２の蛍光体の濃度は、すべて第１の波長変換部材４１の蛍光体の濃度よりも高い。
【００３４】
（実施形態２）
実施形態２に係る発光装置１は、第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２とで変換効率の異なる同色蛍光体を用いている点で、実施形態１に係る発光装置１と相違する。以下、本実施形態の発光装置１について詳細に説明する。なお、実施形態１の発光装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本実施形態においては、第１の波長変換部材４１は、第２の波長変換部材４２に比べて、蛍光体の変換効率（発光効率）が低い。すなわち、本実施形態では、２種類の波長変換部材が用いられている。本実施形態では、第１の波長変換部材４１の蛍光体は、すべて同じ変換効率である。第２の波長変換部材４２の蛍光体は、すべて同じ変換効率である。なお、実施形態１の波長変換部材４と同様の機能については説明を省略する。
【００３６】
第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２との各蛍光体の変換効率は、発光装置１から外部に放射された光の色度が目標値になるように設定される。第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２とを成形する際に色彩計で色度を測定する点については、実施形態１と同様である。例えば発光装置１から外部に放射された光を白色光にする場合、色度（ｘ，ｙ）＝（０．３３，０．３３）かつ色度差Δｘ，Δｙがともに０．０１５以下となるように、第１の波長変換部材４１と第２の波長変換部材４２との蛍光体の変換効率が設定される。
【００３７】
また、本実施形態の発光装置１も、実施形態１の発光装置１と同様に、種々の器具本体（図示せず）に取り付けられて、照明器具として用いることができる。
【００３８】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、実装領域２２の中央部２２２よりも端部２２１の蛍光体の変換効率を低くすることによって、中央部に比べて端部のほうが、外部に放射される励起光を少なくすることができる。これにより、中央部２２２のほうが端部２２１よりも励起光が再吸収されやすい状態であっても、端部２２１と中央部２２２とで色度の差を低減することができる。その結果、発光装置１から外部に放射される光の光色を均一に近づけることができる。
【００３９】
また、本実施形態の発光装置１では、複数個の発光部３，３，……が実装基板２に格子状に配列されて実装されている状態で、ｘ方向およびｙ方向において端部２２１の蛍光体の変換効率を中央部２２２の蛍光体の変換効率よりも低くしている。これにより、本実施形態の発光装置１では、全方向において光色を均一に近づけることができる。
【００４０】
なお、第２の波長変換部材４２の蛍光体の変換効率は、本実施形態のようにすべて同じであってもよいし、第１の波長変換部材４１（端部２２１）に近いほど低くなってもよい。ただし、第２の波長変換部材４２の蛍光体の変換効率は、すべて第１の波長変換部材４１の蛍光体よりも高い。
【００４１】
（実施形態３）
実施形態３に係る発光装置１は、図３に示すように、複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に千鳥格子状（互い違い）に配列されて実装されている点で、実施形態１に係る発光装置１（図１参照）と相違する。以下、本実施形態の発光装置１について詳細に説明する。なお、実施形態１の発光装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の複数個の発光部３，３，……は、図３に示すように、実装基板２の一表面２１に千鳥格子状に配列されて実装されている。なお、実施形態１の発光部３（図１参照）と同様の機能については説明を省略する。
【００４３】
また、本実施形態の発光装置１においても、実施形態１の発光装置１と同様に、種々の器具本体（図示せず）に取り付けられて、照明器具として用いることができる。
【００４４】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に千鳥格子状に配列されて設けられている。これにより、複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に格子状に配列されて実装されている場合よりも、隣接する波長変換部材４，４間の距離を広げることができる。その結果、波長変換部材４の蛍光体から放射された励起光が、隣接する波長変換部材４の蛍光体で再吸収されるのをさらに低減することができる。
【００４５】
なお、本実施形態のように複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に千鳥格子状に配列されて実装されている構造は、実施形態１の発光装置１だけではなく、実施形態２の発光装置１に適用することも可能である。
【００４６】
（実施形態４）
実施形態４に係る発光装置１は、図４に示すように、複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に円形状に配列されて実装されている点で、実施形態１に係る発光装置１（図１参照）と相違する。以下、本実施形態の発光装置１について詳細に説明する。なお、実施形態１の発光装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態の複数個の発光部３，３，……は、図４に示すように、実装基板２の一表面２１に円形状に配列されて実装されている。なお、実施形態１の発光部３（図１参照）と同様の機能については説明を省略する。
【００４８】
また、本実施形態の発光装置１においても、実施形態１の発光装置１と同様に、種々の器具本体（図示せず）に取り付けられて、照明器具として用いることができる。
【００４９】
以上説明した本実施形態の発光装置１では、複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に円形状に実装されている。これにより、例えばダウンライトのような円形で光を放射する場合に、放射エネルギーの無駄を低減することができる。
【００５０】
なお、実施形態４のように複数個の発光部３，３，……が実装基板２の一表面２１に円形状に配列されて実装されている構造は、実施形態１の発光装置１だけではなく、実施形態２の発光装置１に適用することも可能である。
【００５１】
また、各実施形態において、発光部３の発光色は青色に限らず、例えば赤色や緑色などであってもよい。すなわち、発光部３の材料は、ＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、発光部３の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などであってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  発光装置
２  実装基板
２１  一表面
２２  実装領域
２２１  端部
２２２  中央部
３  発光部
３１  第１の発光部
３２  第２の発光部
４  波長変換部材
４１  第１の波長変換部材
４２  第２の波長変換部材
【図１】
2013165214.tif 000003
【図２】
2013165214.tif 000004
【図３】
2013165214.tif 000005
【図４】
2013165214.tif 000006
【図５】
2013165214.tif 000007