(57)【要約】【課題】色温度の精密な調整が可能で、かつ輝度ムラが抑制された発光装置を提供すること。【解決手段】発光装置１は、基板１０と、基板１０上に配置された、色温度が異なる複数のＬＥＤチップ２０と、を備え、ＬＥＤチップ２０は、複数のＬＥＤチップ２０のそれぞれで同じピーク波長を有するＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２を覆うように配置された第１封止部材２３と、第１封止部材２３に含有され、色温度に応じてその含有量が調整された蛍光体２４と、を備え、基板１０上における複数のＬＥＤチップ２０を覆うように配置された第２封止部材３０と、第２封止部材３０の上面に形成され、ＬＥＤチップ２０からの照射光を散乱させる散乱層と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された、出射する光の色温度が異なる複数のＬＥＤチップと、
を備える発光装置において、
前記ＬＥＤチップは、
前記複数のＬＥＤチップのそれぞれで同じピーク波長を有するＬＥＤと、
前記ＬＥＤを覆うように配置された第１封止部材と、
前記第１封止部材に含有され、前記色温度に応じてその含有量が調整された蛍光体と、
を備え、
前記基板上における複数のＬＥＤチップを覆うように配置された第２封止部材と、
前記第２封止部材の上面に形成され、前記ＬＥＤチップからの照射光を散乱させる散乱層と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１封止部材と前記第２封止部材との間に空気層が形成されてい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】
前記第２封止部材は、
前記基板上において、前記複数のＬＥＤチップの周囲を囲うように形成された筒状部と、
前記筒状部の上部を覆うように形成され、前記ＬＥＤチップと前記空気層を隔てて対向する平板部と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤチップは、それぞれ異なる色温度の光を出射する２種類のＬＥＤチップからなり、前記基板上において、色温度が高いＬＥＤチップと色温度が低いＬＥＤチップとが交互に、かつ格子状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記散乱層は、平面形状が円形状または多角形状に形成された複数の凸部からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記散乱層は、平面形状が円形状または多角形状に形成された複数の凹部からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤチップを備える発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照射光の色温度を調整（可変）できる発光装置が提案されている。例えば特許文献１には、互いにピーク波長が異なる２種類のＬＥＤ（例えば紫色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ）を、交互に隣接して複数配置することにより、色温度をスムーズに調整することができる発光装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１４７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１で提案されているようにピーク波長の異なる２種類のＬＥＤを配置した場合、発光装置の発光面において、個々のＬＥＤに対応して輝度ムラ（照度ムラ）が発生するという問題がある。すなわち、２種類のＬＥＤ（例えば紫色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ）をいくら近接して配置したとしても、出射する光の色が異なるため、それが輝度ムラとなって発光面に現れる。
【０００５】
また、特許文献１で提案されているように紫色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを、交互に隣接して複数配置した場合、例えば紫色ＬＥＤに電流を流して発光させると、その光の一部が隣接する青色ＬＥＤに入射することがある。この場合、紫色ＬＥＤからの光によって隣接する青色ＬＥＤが励起され、電流を流さなくても青色ＬＥＤが発光してしまうため、色温度の精密な調整を行うことが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、色温度の精密な調整が可能で、かつ輝度ムラが抑制された発光装置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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された、出射する光の色温度が異なる複数のＬＥＤチップと、を備える発光装置において、前記ＬＥＤチップは、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれで同じピーク波長を有するＬＥＤと、前記ＬＥＤを覆うように配置された第１封止部材と、前記第１封止部材に含有され、前記色温度に応じてその含有量が調整された蛍光体と、を備え、前記基板上における複数のＬＥＤチップを覆うように配置された第２封止部材と、前記第２封止部材の上面に形成され、前記ＬＥＤチップからの照射光を散乱させる散乱層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る発光装置は、上記発明において、前記第１封止部材と前記第２封止部材との間に空気層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る発光装置は、上記発明において、前記第２封止部材は、前記基板上において、前記複数のＬＥＤチップの周囲を囲うように形成された筒状部と、前記筒状部の上部を覆うように形成され、前記ＬＥＤチップと前記空気層を隔てて対向する平板部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る発光装置は、上記発明において、前記複数のＬＥＤチップは、２種類の色温度を有し、前記基板上において、色温度が高いＬＥＤチップと色温度が低いＬＥＤチップとが交互に、かつ格子状に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る発光装置は、上記発明において、前記散乱層は、平面形状が円形状または多角形状に形成された複数の凸部からなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る発光装置は、上記発明において、前記散乱層は、平面形状が円形状または多角形状に形成された複数の凹部からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る発光装置によれば、複数のＬＥＤチップのそれぞれにおいて、ピーク波長が全て同じＬＥＤを用いていることにより、隣接するＬＥＤからの光によって別のＬＥＤが励起して発光するようなことがないため、隣接配置されたＬＥＤチップ間の相互作用の影響を受けずに、色温度の精密な調整を行うことができる。また、本発明に係る発光装置によれば、複数のＬＥＤチップを覆う第２封止部材の上面に散乱層が形成されていることにより、輝度ムラの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図であり、従来技術に係る発光装置の照度分布（広角）を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図であり、従来技術に係る発光装置の照度分布（狭角）を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図であり、本発明に係る発光装置の照度分布（広角）を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図であり、本発明に係る発光装置の照度分布（狭角）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下において、「上」、「下」等の用語は各図面内における方向を示すために用いられているだけであって、本実施形態に係る発光装置の位置に制限を加えるものではない。
【００１６】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る発光装置１について、図１および図２を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１の平面図では第２封止部材３０および散乱ドット４０の描写を省略し、図２の断面図では第１封止部材２３、第２封止部材３０および散乱ドット４０のハッチングを省略している。
【００１７】
発光装置１は、主として照射光の色温度を調整（可変）できる照明装置に用いられるものである。発光装置１は、図１および図２に示すように、基板１０と、ＬＥＤチップ２０と、第２封止部材３０と、散乱ドット４０と、を備えている。
【００１８】
基板１０は、ＬＥＤチップ２０を配置するためのものであり、例えば金属窒化物、金属、樹脂、ガラス繊維等で構成されている。基板１０は、図１および図２に示すように、円形状かつ平板状に形成され、その上面に複数（図１では１２個）のＬＥＤチップ２０が所定間隔を隔てて配置されている。なお、同図では図示を省略したが、基板１０上には、ＬＥＤチップ２０を実装するための配線パターンが形成されている。
【００１９】
ＬＥＤチップ２０は、発光装置１の光源部を構成するものであり、出射する光の色温度が異なる複数のＬＥＤチップ２０から構成されている。これら複数のＬＥＤチップ２０は、例えば２種類の色温度を有しており、図１に示すように、基板１０上において、色温度が高い（例えば５０００Ｋ、昼白色）ＬＥＤチップ２０Ａと、色温度が低い（例えば２７００Ｋ、電球色）ＬＥＤチップ２０Ｂとが交互に、かつ格子状に配置されている。なお、同図では、白色で示したＬＥＤ２２を備えるものをＬＥＤチップ２０Ａとし、黒色で示したＬＥＤ２２を備えるものをＬＥＤチップ２０Ｂとしている。
【００２０】
ＬＥＤチップ２０ＡおよびＬＥＤチップ２０Ｂは、より具体的には図１に示すように、縦方向および横方向に交互に配置されており、四角格子（正方格子）状に配置されている。なお、ＬＥＤチップ２０ＡおよびＬＥＤチップ２０Ｂは、例えば斜め方向に交互に配置することにより、三角格子（千鳥格子）状に配置しても構わない。
【００２１】
ＬＥＤチップ２０は、図２に示すように、パッケージ（ランプハウス）２１と、ＬＥＤ２２と、第１封止部材２３と、を備えている。パッケージ２１は、ＬＥＤ２２等の部品を配置するためのものであり、例えばセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等で構成されている。パッケージ２１の上面には、同図に示すように、所定深さの凹部２１ａが形成されている。
【００２２】
ＬＥＤ２２としては、用途に応じて任意の波長の発光ダイオードを選択することができ、ここでは例えば青色発光ＬＥＤが用いられる。また、ＬＥＤ２２としては、基板１０上に配置される複数のＬＥＤチップ２０のそれぞれにおいて、ＬＥＤ２２から出射される光のピーク波長が全て同じものが用いられる。ＬＥＤ２２は、図２に示すように、パッケージ２１に形成された凹部２１ａの底面に配置されている。なお、同図では図示を省略したが、凹部２１ａには例えば金属配線等が設けられており、当該金属配線を介して、ＬＥＤ２２と基板１０上の配線パターン（図示省略）とが電気的に接続されている。
【００２３】
第１封止部材２３は、凹部２１ａ内に配置されたＬＥＤ２２を塵芥、水分、外力等から保護し、ＬＥＤ２２の光取り出し効率を向上させるためのものである。第１封止部材２３は、図２に示すように、凹部２１ａ内に充填されており、ＬＥＤ２２を覆うように配置されている。第１封止部材２３の材料としては、ＬＥＤ２２からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましく、具体的にはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が用いられる。なお、第１封止部材２３は、同図では凹部２１ａ内に全て充填されているが、少なくともＬＥＤ２２が被覆される程度に充填されていればよい。
【００２４】
第１封止部材２３には、図２に示すように、蛍光体２４が含有されている。蛍光体２４は、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子からなり、第１封止部材２３内に分散配置されている。これにより、ＬＥＤ２２から出射された光の一部、または全部が蛍光体２４に吸収され、異なる波長の光に変換される。なお、第１封止部材２３には、蛍光体２４に加えて、必要に応じて着色剤、光拡散剤、フィラー等を含有させてもよい。
【００２５】
ここで、前記したように、基板１０上に配置された複数のＬＥＤチップ２０は、それぞれのＬＥＤ２２のピーク波長が同じであり、かつそれぞれ異なる色温度の光を出射する２種類のＬＥＤチップ２０からなる。そのため、ＬＥＤチップ２０ごとに色温度に応じて蛍光体２４の含有量が調整されている。例えば色温度が高いＬＥＤチップ２０Ａの場合、色温度が低いＬＥＤチップ２０Ｂよりも第１封止部材２３内の蛍光体２４の量が少なくなるように調整されている。反対に、色温度が低いＬＥＤチップ２０Ｂの場合、色温度が高いＬＥＤチップ２０Ａよりも第１封止部材２３内の蛍光体２４の量が多くなるように調整されている。なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ２０は、例えば２種類の色温度を有する市販品のＬＥＤチップを用いればよく、上記のような蛍光体２４の量の調整は予め行われている。
【００２６】
第２封止部材３０は、図２に示すように、基板１０における複数のＬＥＤチップ２０を全て覆うように形成されている。すなわち、第２封止部材３０は、ＬＥＤチップ２０の出射面（上面）２３ａおよび側面を全て覆うとともに、隣接するＬＥＤチップ２０の間にも配置されている。
【００２７】
第２封止部材３０は、同図に示すように、ＬＥＤチップ２０の出射面２３ａから所定高さの位置まで形成されており、基板１０と同様に、円形状の平面形状に形成されている（図示省略）。第２封止部材３０の材料としては、第１封止部材２３と同様のものを用いることができ、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。
【００２８】
第２封止部材３０の上面には、図２に示すように、複数のＬＥＤチップ２０からの照射光を散乱させるための散乱層としての散乱ドット４０が形成されている。散乱ドット４０は、平面形状が円形状に形成された複数の凸部から構成され、ＬＥＤチップ２０の出射面２３ａの上側に形成されている。なお、散乱ドット４０は、例えば金型によるプレス加工等によって形成することができる。
【００２９】
ここで、散乱ドット４０は、ＬＥＤチップ２０からの照射光を散乱できればよいため、図２に示した構成には限定されない。散乱ドット４０は、例えば平面形状が円形状ではなく、多角形状であっても構わない。また、散乱ドット４０は、複数の凸部から構成されるのではなく、例えば平面形状が円形状または多角形状に形成された複数の凹部から構成されたものでも構わない。
【００３０】
以上のような構成を備える発光装置１は、複数のＬＥＤチップ２０のそれぞれにおいて、ピーク波長が全て同じＬＥＤ２２を用いている。従って、発光装置１は、ピーク波長が異なるＬＥＤを交互に隣接して配置した場合（従来技術）のように、隣接するＬＥＤ２２からの光によって別のＬＥＤ２２が励起して発光するようなことがない。従って、発光装置１は、隣接配置されたＬＥＤチップ２０間の相互作用の影響を受けずに、色温度の精密な調整を行うことができる。
【００３１】
また、発光装置１は、複数のＬＥＤチップ２０を覆う第２封止部材３０の上面に散乱ドット４０が形成されている。従って、発光装置１は、個々のＬＥＤ２２に対応した輝度ムラの発生が抑制される。
【００３２】
さらに、発光装置１は、例えば市販されている２種類の色温度を有するＬＥＤチップ２０（２０Ａ，２０Ｂ）を基板１０上に複数配置し、第２封止部材３０および散乱ドット４０を形成することにより製造することができる。従って、従来のような、各々のＬＥＤのピーク波長や照射光の色温度等に基づく蛍光体の濃度調整等も一切不要であり、簡易な方法によって、色温度の精密な調整が可能で、かつ輝度ムラが抑制された発光装置１を製造することができる。
【００３３】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る発光装置１Ａについて、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図３の断面図では第１封止部材２３、第２封止部材３０Ａおよび散乱ドット４０のハッチングを省略している。また、本実施形態に係る発光装置１Ａの平面形状は、第１実施形態に係る発光装置１の平面形状と同様である（図１参照）。
【００３４】
ここで、本発明におけるＬＥＤチップ２０では、ＬＥＤ２２を発光させ、第１封止部材２３内に分散している蛍光体２４に当てることにより、ＬＥＤ２２から出射された光の波長を変換する。しかしながら、例えば図２に示すように、ＬＥＤ２２から出射される光の中には、蛍光体２４に当たる光Ｌ１もあるが、蛍光体２４に当たらない光Ｌ２もある。
【００３５】
従来技術に係る発光装置の場合、本発明のような第２封止部材３０を備えておらず、ＬＥＤチップの封止部材は空気層と接している（ＬＥＤチップの上に何もない）。そのため、上記のような光Ｌ２は、ＬＥＤチップの封止部材と空気層との界面で反射し、封止部材内に戻ることにより、再度蛍光体に当たる可能性が高くなる。
【００３６】
一方、前記した発光装置１の場合、図２に示すように、ＬＥＤチップ２０の第１封止部材２３は第２封止部材３０と接しており、かつ第１封止部材２３と第２封止部材３０とが、同じような材料（すなわち屈折率が同じ材料）で構成されることもある。そのため、上記のような光Ｌ２は、同図に示すように、ＬＥＤチップ２０の第１封止部材２３と第２封止部材３０との界面で反射せず、そのままＬＥＤチップ２０の外部に出射してしまう場合がある。
【００３７】
従って、前記した発光装置１では、ＬＥＤチップ２０として、例えば所定の色温度となるように蛍光体２４の量が予め調整されている市販品を用いた場合において、第１封止部材２３と第２封止部材３０との材料の関係（すなわち屈折率の関係）によっては、蛍光体２４に吸収される光の量が想定よりも減り、予定している色温度にならない（想定している色温度から変化してしまう）可能性がある。言い換えれば、発光装置１では、第２封止部材３０なしでＬＥＤチップ２０を単独で発光させた場合の色温度と、第２封止部材３０を介してＬＥＤチップ２０を発光させた場合の色温度とが一致しない場合がある。
【００３８】
そこで、第２実施形態に係る発光装置１Ａでは、図３に示すように、第１封止部材２３と第２封止部材３０Ａとの間に空気層５０が形成されている。すなわち、発光装置１Ａにおける第２封止部材３０Ａは、有底箱状に形成されており、当該第２封止部材３０Ａと基板１０とによって区画された空間に複数のＬＥＤチップ２０が配置されている。
【００３９】
第２封止部材３０Ａは、図３に示すように、筒状部３１と、平板部３２と、を備えている。筒状部３１は、基板１０上において、複数のＬＥＤチップ２０の周囲を囲うように円筒状に形成されている。また、筒状部３１は、ＬＥＤチップ２０の高さよりもわずかに高く形成されている。そして、筒状部３１の内周面は、基板１０上に配置された複数のＬＥＤチップ２０のうち、最も外側に配置されたＬＥＤチップ２０の側面と、空気層５０を隔てて対向している。
【００４０】
平板部３２は、筒状部３１の上部を覆うように形成されている。また、平板部３２の上面には散乱ドット４０が形成されている。そして、平板部３２の下面は、複数のＬＥＤチップ２０の出射面２３ａと、空気層５０を隔てて対向している。なお、第２封止部材３０Ａおよび散乱ドット４０は、例えば金型によるプレス加工等によって形成することができる。
【００４１】
以上のような構成を備える発光装置１Ａは、ＬＥＤチップ２０の第１封止部材２３が空気層５０と接している。そのため、発光装置１Ａは、第１封止部材２３と第２封止部材３０Ａとの材料の関係に拘らず、図３に示すように、蛍光体２４に当たらなかった光Ｌ３を第１封止部材２３と空気層５０との界面で反射し、第１封止部材２３内に戻すことができる。従って、発光装置１Ａは、ＬＥＤチップ２０として、例えば所定の色温度となるように蛍光体２４の量が予め調整されている市販品を用いた場合において、蛍光体２４に想定通りの量の光を吸収させることができ、予定通りの色温度で発光することが可能となる。
【００４２】
また、発光装置１Ａでは、第２封止部材３０ＡなしでＬＥＤチップ２０を単独で発光させた場合の色温度と、第２封止部材３０Ａを介してＬＥＤチップ２０を発光させた場合の色温度とが一致することになる。従って、発光装置１Ａを組み立てるにあたって、所望の色温度を有する市販のＬＥＤチップ２０を調達すればよく、従来行われている色温度の調整工程を省き、製造コストを削減することが可能となる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の効果を説明するために行ったシミュレーション結果について、図４Ａ〜図５Ｂを参照しながら説明する。本実施例では、従来技術に係る発光装置を用いた照明装置と本発明に係る発光装置を用いた照明装置との間で照度分布を比較し、本発明を適用することによる輝度ムラ改善の効果について確認した。
【００４４】
本実施例において、従来技術に係る発光装置としては、図２で示した発光装置１から第２封止部材３０および散乱ドット４０を除去した構成を想定した。また、本発明に係る発光装置としては、図２で示した発光装置１の構成を想定した。なお、従来技術に係る発光装置と本発明に係る発光装置のいずれにおいても、ＬＥＤチップの数は１２個とした（図１参照）。そして、従来技術に係る発光装置と本発明に係る発光装置のそれぞれに対して、照射角度を広角および狭角に変更可能なレンズを取り付けた照明装置を想定し、それぞれの照度分布を比較した。
【００４５】
図４Ａおよび図４Ｂの符号Ａ，Ｂに示すように、従来技術に係る発光装置１０１を用いた照明装置では、照射角度を広角および狭角のいずれに設定した場合においても、発光面に輝度ムラが発生していることが分かる。
【００４６】
一方、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、本発明に係る発光装置１を用いた照明装置では、照射角度を広角および狭角のいずれに設定した場合においても、発光面に輝度ムラが発生していないことが分かる。従って、本実施例を通じて、本発明に係る発光装置１のように第２封止部材３０および散乱ドット４０を備えることにより、輝度ムラが改善されることが確認された。
【００４７】
以上、本発明に係る発光装置について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、前記した発光装置１Ａでは、図３に示すように、隣接するＬＥＤチップ２０の間にも空気層５０が形成されていたが、空気層５０は、少なくとも平板部３２とＬＥＤチップ２０との間に形成されていればよく、隣接するＬＥＤチップ２０の間に第２封止部材３０Ａが設けられていても構わない。
【符号の説明】
【００４９】
１，１Ａ，１０１  発光装置
１０  基板
２０，２０Ａ，２０Ｂ  ＬＥＤチップ
２１  パッケージ
２１ａ  凹部
２２  ＬＥＤ
２３  第１封止部材
２３ａ  出射面
２４  蛍光体
３０，３０Ａ  第２封止部材
３１  筒状部
３２  平板部
４０  散乱ドット（散乱層の一形態）
５０  空気層
【図１】
2017139296.tif 000003
【図２】
2017139296.tif 000004
【図３】
2017139296.tif 000005
【図４Ａ】
2017139296.tif 000006
【図４Ｂ】
2017139296.tif 000007
【図５Ａ】
2017139296.tif 000008
【図５Ｂ】
2017139296.tif 000009