(57)【要約】      （修正有）【課題】用途により要求される多様な色温度を得るために、色温度の異なるＬＥＤ発光素子を取りそろえる必要がなく、それによる負担を解消した照明装置を提供する。【解決手段】少なくとも１のＬＥＤ発光素子２と絶縁性かつ光反射性の基板１からなり、基板１の１面にＬＥＤ発光素子２が配置されたＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤ発光素子２の少なくとも一部が、透明固体と、それに分散された金属粒子とから成る被覆体３を設ける。金属粒子はアルミニウム粒子または銅または銅合金からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１のＬＥＤ発光素子と絶縁性かつ光反射性の基板とから成り、
前記基板の１面に前記ＬＥＤ発光素子が配置されたＬＥＤ照明装置において、
前記ＬＥＤ発光素子の少なくとも一部が、透明固体と、それに分散された金属粒子とから成る被覆体を有することを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記金属粒子がアルミニウム粒子である、請求項１のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記金属粒子が銅または銅合金から成る、請求項１のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記銅合金が銅と亜鉛の合金である、請求項３のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記透明固体が合成樹脂から成る、請求項１、２又は３のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記合成樹脂がシリコン樹脂である、請求項５のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤ発光素子が所定の色温度の白色光を発するものであり、この所定の色温度よりも高い色温度の光を発する、請求項１のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤ発光素子が所定の色温度の白色光を発するものであり、この所定の色温度よりも低い色温度の光を発する、請求項１のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記被覆体が、前記基板に平行な平面から成る頂面を有する、請求項１のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はＬＥＤ照明装置に関するもので、特に望みの色温度を簡易に、従って安い原価で、得られるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  絶縁性かつ白色の基板の１面にＬＥＤ発光素子を具えるＬＥＤ照明装置は近年室内照明等に広く使われるようになった。従来、このようなＬＥＤ照明装置において望みの色温度を得るには、ＬＥＤ発光素子の構造、ＬＥＤ半導体の組成、併用する蛍光体の組成などを調節して、望みの色温度で発光させるようにしている。【０００３】  照明装置の用途は多岐にわたり、用途により要求される色温度が異なる。光源に要求される色温度が多様であるため、それぞれの用途に適する色温度のＬＥＤ発光素子を取りそろえる必要があった。これはＬＥＤ発光素子（以下、ＬＥＤと略記）の設計、製造、在庫管理等いろいろの面で、生産・流通の負担になっている。【０００４】  色温度の異なる２種以上のＬＥＤを組み合わせて所望の色温度を得ることもしばしば行われているが、これも生産・流通の負担は大して変わらない。有色の光を発光するＬＥＤを白色光ＬＥＤと組み合わせて所望の色温度を得る方法も実用新案登録３１３２２５３（特許文献１）及び特許公開２００９−１７６６９２（特許文献２）で提案されているが、白色光ＬＥＤとともに必要な種類と数の有色発光ＬＥＤを用意する必要がある点で、問題は同じである。【０００５】  所望の色温度を得るために、光源の前面に色温度変換フィルターを設ける方法が、例えば特許公開２０１３−４３６５（特許文献３）に開示されているが、的確な変換性能をもつ光学フィルターは一般に高価である。色フィルター層を個別のＬＥＤの前面に設けて色温度を調整する工夫も特許公開２００９−２０００２１（特許文献４）および特許公開２０１５−１８６１２（特許文献５）で提案されているが、フィルター層の濃度や厚さの的確な管理が容易でない。色フィルター層はＬＥＤ光源の使用を続けると色素等が退色し、その分光吸収特性が変化することが大きな欠点である。吸収体として顔料を用いても、ＬＥＤからの光束が強いため、退色を防ぐことが困難であった（「ＬＥＤ」略記はここまで）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  実用新案登録３１３２２５３
【特許文献２】  特許公開２００９−１７６６９２
【特許文献３】  特許公開２０１３−４３６５
【特許文献４】  特許公開２００９−２０００２１
【特許文献５】  特許公開２０１５−１８６１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  それ故、照明装置の用途により要求される多様な色温度を得るために、色温度の異なる種々のＬＥＤ発光素子を取りそろえる必要がなく、そのための負担を解消した照明装置を実現することが、本発明の目的である。【０００８】  本発明の他の目的は、退色を起こす色フィルター層等を用いないで、所望の色温度の白色光源を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の上記目的を達成するＬＥＤ照明装置は、少なくとも１のＬＥＤ発光素子と絶縁性かつ光反射性の基板とから成り、基板の１面にＬＥＤ発光素子が配列されたＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤ発光素子の少なくとも一部が、透明固体と、それに分散された金属粒子とから成る被覆体を有することを特徴とする。【００１０】  ＬＥＤ発光素子として本発明では、通常、所定の色温度の白色光を発する、入手が容易なＬＥＤ発光素子を用いる。この所定の色温度は、照明装置に求められる（所望の）色温度と異なっていてもよく、これが本発明の大きな特徴である。【００１１】  ＬＥＤ発光素子は所定の直線に沿って配列されることが多いが、曲線に沿って配列されてもよい。複数の列に沿って配列されてもよい。【００１２】  透明固体としては合成樹脂、例えばシリコン樹脂が、好適である。しかし、ガラスその他の無機材料を用いてもよい。シリコン樹脂は、必要に応じてＬＥＤ発光素子から被覆体を剥がし去ることガできるので、有利である。【００１３】  金属粒子としては、アルミニウム、銅、銅合金、金、ニッケル、不銹鋼等の金属粒子を用いることができる。【００１４】  金属粒子としてアルミニウムを用いると、ＬＥＤ発光素子の発する光より高い色温度の照明装置を提供することができる。適当なアルミニウム合金、例えばジュラルミンを、用いることもできる。【００１５】  金属粒子として銅又はその適当な合金の粒子を用いると、ＬＥＤ発光素子の発する光より低い色温度の照明装置を提供することができる。例えば銅と亜鉛の合金（黄銅）は、耐蝕性もあり有利である。銅と錫の合金（青銅）、銅と銀の合金、銅と金の合金などを用いることもできる。【００１６】  金属粒子の表面が白色光の長波長成分を吸収（短波長成分を選択的に反射）する分光特性を有すると、ＬＥＤ発光素子の発する光より高い色温度を得ることができる。反対に、金属粒子の表面が白色光の短波長成分を吸収（長波長成分を選択的に反射）する分光特性を有すると、ＬＥＤ発光素子の発する光より高い色温度を得ることができる。【００１７】  金属粒子のサイズ（通常、等体積球換算直径で表示される）は、透明固体中に容易に分散できる程度であることが好ましく、通常約１ｍｍ未満（換算直径）に選ばれるが、０．０２ないし０．５ｍｍが有利である。【００１８】  透明固体に対する金属粒子の量の比率は、余り高いと金属粒子による光の遮蔽のために照明光の減衰を招くので好ましくない。反対に余り低ければ、所望の色温度を得ることが困難になる。それ故、金属粒子による照明光の減衰が許容できる限度内で、所望の色温度上昇又は低下の効果が得られるような比率に選ばれる。このような比率はＬＥＤ発光素子の全面を覆う密度より遥かに低く、そのような密度で色温度変化の効果は十分に得られる。【００１９】  ＬＥＤ発光素子上の被覆体の厚さについても同様で、照明光の減衰が許容できる範囲で、所望の色温度上昇又は低下の効果が得られるような厚さを選ぶ。個別のＬＥＤ発光素子上で被覆体の厚さは一様でもよく、場所により異なってもよい。すなわち、被覆体は基板に平行な平面から成る頂面を有してもよいし、被覆体の頂面が凸の曲面（例えば球面）から成ってもよい。��００２０】  ＬＥＤ発光素子上に所望の厚さの被覆体を設けるには、金属粒子を分散した液相の分散系でＬＥＤ発光素子を覆い、液相を固体化すればよい。高分子の溶液から溶媒を蒸発させてもよいし、液状の高分子を熱硬化または光硬化させてもよい。未硬化又は半硬化のシリコン樹脂等の合成高分子に、アルコール等の溶媒を加えて溶液とし、ＬＥＤ発光素子に塗布または点着し、溶媒を蒸発させてもよい。【００２１】  被覆体の厚さと、分散された金属粒子の含有率によって、個々のＬＥＤ発光素子の色温度の変換の大きさを調整することができる。【００２２】  本発明の照明装置は、ＬＥＤ発光素子の配列のうち一部のＬＥＤ発光素子のみに、白色光の長波長成分または短波長成分のいずれかを吸収する金属粒子を分散した被覆体を設け、残余のＬＥＤ発光素子には被覆体を設けない構成としてもよい。照明装置全体としての色温度を、被覆体を設けたＬＥＤ発光素子と設けないＬＥＤ発光素子の比率により所望の値に調整することができる。【００２３】  ＬＥＤ発光素子の配列のうち一部のＬＥＤ発光素子の被覆体に、白色光の長波長成分を吸収する金属粒子を用い、残余のＬＥＤ発光素子の被覆体に、白色光の短波長成分を吸収する金属粒子を用いてもよい。前者又は後者の部分は、それぞれ、配列の中で連続でもよく、あるいは不連続でもよい。いずれの部分も不連続であってもよい。【００２４】  被覆体に２種以上の金属粒子が分散されてもよい（例えば銅と銅合金、銅と金）。【００２５】  基板上でＬＥＤ発光素子の周囲の部分にも被覆体が存在してもよい。ＬＥＤ発光素子と周囲の部分の被覆体が一体であってもよく、連続した層を形成してもよい。
【発明の効果】
【００２６】  本発明の照明装置によれば、ＬＥＤ発光素子の少なくとも一部に、透明固体とそれに分散された金属粒子とから成る被覆体を設けることにより、光源の色温度をＬＥＤ発光素子のそれと異なる所望の値に容易に調整することができる。それ故、用途に応じて要求される色温度を得るために色温度の異なるＬＥＤ発光素子を種々取りそろえる必要がなくなり、それによる設計、製造、在庫管理等の面での負担が解消され、好ましい演色性をもつ照明装置を、簡易に、従って安価に提供できる。また本発明の照明装置によれば、高価な、あるいは製造上管理の難しい、色フィルター層等を用いないで、所望の色温度の光源を容易に、かつ安定して得ることができる。さらに、色フィルター層の退色（褪色）の問題も回避できる。【００２７】  金属粒子の表面が白色光の長波長成分を吸収する分光特性を有すると、ＬＥＤ発光素子の発する光より高い色温度を得ることができる。反対に、金属粒子の表面が白色光の短波長成分を吸収する分光特性を有すると、ＬＥＤ発光素子の発する光より低い色温度を得ることができる。それ故、分散する金属粒子を選択することにより、用いるＬＥＤ発光素子の色温度より高い、あるいは低い、所望の色温度を容易に得ることができる。本発明の照明装置によれば、特に効果の大きい場合、用いたＬＥＤ発光素子自体の色温度に比し３０００Ｋに及ぶ色温度上昇を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本発明を実施するための第一の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部の平面図
【図２】  第一の形態のＬＥＤ照明装置の光源部の断面図
【図３】  本発明を実施するための第二の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部の平面図
【図４】  第二の形態のＬＥＤ照明装置の光源部の断面図
【図５】  本発明を実施するための第三の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部の平面図
【図６】  第三の形態のＬＥＤ照明装置の光源部の断面図
【図７】  本発明を実施するための第四の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部の平面図
【図８】  第四の形態のＬＥＤ照明装置の光源部の断面図
【図９】  本発明を実施するための形態に相当するＬＥＤ照明装置の断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】（第一の実施の形態）
図１および図２は、本発明を実施するための第一の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部を示す。光源部１０は基板１、白色発光ダイオード２、被覆体３から成る。白色発光ダイオード２は基板１の面１ａに直線に沿って配列されており、面１ａは白色で光反射性である。白色発光ダイオード２の上を覆うように被覆体３が設けられている。【００３０】  図２は第一の形態の光源部１０の、図１の線分ＸＸに沿った断面を示す。白色発光ダイオード２は、その上に被覆体３を有する（場合により分離可能でもよい）。被覆体３はレンズ状で、アルミニウム粒子が透明なシリコン樹脂に分散されている。基板１の面１ｂ（裏面）には、白色発光ダイオード２に適合した電力を供給するための電気部品および配線が設置されるが、簡略のため図示していない。【００３１】  アルミニウム粒子がシリコン樹脂に分散された被覆体３の存在により、光源部１０の前面では、ＬＥＤ発光素子２自体の発する光より高い色温度を得ることができる。色温度上昇の幅は、白色発光ダイオード２の単位面積当たりのアルミニウム粒子の密度に依存する。【００３２】  本発明の照明装置は、光源部１０を適宜のケースに収め、発光ダイオードに電力を供給するため、基板裏面に配置した電気部品を介して、発光ダイオードを外部電源または駆動回路に配線で接続することにより構成される。【００３３】（第二の実施の形態）
図３および図４は本発明を実施するための第二の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部を示す。光源部２０は、基板１、白色発光ダイオード２、被覆体２３から成り、白色発光ダイオード２の上を覆うように被覆体２３が設けられている。それ以外の光源部１０と同じ部品については、説明を省く。【００３４】  図４に第二の形態の光源部２０の断面を示す。図４は図３の線分ＹＹに沿った断面図である。白色発光ダイオード２は、その上に被覆体２３を有する。被覆体２３は、シリコン樹脂に黄銅粒子が分散されたものである。【００３５】  黄銅粒子がシリコン樹脂に分散された被覆体２３の存在により、光源部２０の前面では、ＬＥＤ発光素子２の発する光より低い色温度を得ることができる。色温度低下の幅は、白色発光ダイオード２の単位面積当たりの黄銅粒子の密度に依存する。【００３６】（第三の実施の形態）
図５および図６は、本発明を実施するための第三の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部を示す。光源部３０は基板１、白色発光ダイオード２（電気的光学的に全く同じ性能の白色発光ダイオード２Ｃを含む）、被覆体３から成る。白色発光ダイオード２のうち白色発光ダイオード２Ｃには、その上を覆うように被覆体３が設けられているが、残りの白色発光ダイオード２には被覆体３が設けられていない。光源部１０と同様に被覆体３はレンズ状で、アルミニウム粒子が透明なシリコン樹脂に分散されている。図６は、図５の線分ＺＺに沿った断面図である。光源部１０と同じ部品については説明を省く。白色発光ダイオード２Ｃの数は、望みの色温度によって増減することができる。【００３７】  被覆体３の存在により、光源部３０の前面では、ＬＥＤ発光素子２の発する光より高いが、光源部１０よりは若干低い色温度を得ることができる。【００３８】  本発明の照明装置は、上記の各実施形態で説明した光源部、例えば前述の光源部３０を、適宜のケースに収め、発光ダイオードに電力を供給するため、基板裏面に配置した電気部品を介して、発光ダイオードを外部電源または駆動回路に配線で接続することにより構成される。【００３９】  図７および図８は、本発明を実施するための第四の形態に相当するＬＥＤ照明装置の光源部を示す。光源部４０は、基板１、白色発光ダイオード２Ａ及び同２Ｂ、被覆体３Ａ、被覆体３Ｂから成る。白色発光ダイオード２Ａと同２Ｂは被覆体の相違以外、電気的、光学的に全く同じ性能の発光ダイオードで、白色発光ダイオード２Ａにはレンズ状の被覆体３Ａ、白色発光ダイオード２Ｂにはレンズ状の被覆体３Ｂが、それぞれ設けられている。それ以外の光源部１０と同じ部品については、説明を省く。【００４０】  図８は、図７の線分ＷＷに沿った断面図である。被覆体３Ａはシリコン樹脂に銅粒子が、被覆体３Ｂはシリコン樹脂に黄銅粒子が、それぞれ分散されたものである。【００４１】  銅粒子がシリコン樹脂に分散された被覆体３Ａの存在により、白色発光ダイオード２Ａの前面ではＬＥＤ発光素子の発する光より低い色温度を得ることができる。黄銅粒子がシリコン樹脂に分散された被覆体３Ｂの存在により、白色発光ダイオード２Ｂの前面ではＬＥＤ発光素子の発する光より低いが、白色発光ダイオード２Ａの前面よりは高い色温度を得ることができる。光源部４０の前方では、これらの光が混合し、全体として両者の中間の色温度の照明光が得られる。【００４２】  図９は、本発明の照明装置の典型的な構成を示す断面図である。図９では第三の実施の形態の例を示した。基板１、白色発光ダイオード２，２Ｃ（ＬＥＤ発光素子）、被覆体３、及び電気部品４により構成される光源部３０が、ケース５に収容されている。ＬＥＤ発光素子２に電気配線６で接続された電気部品４は電気配線６ａで、図示されない外部電源または駆動回路に接続される。他の実施の形態についても同様に構成される。
【実施例】
【００４３】  第一の実施の形態において、白色発光ダイオード２として色温度４２００ＫのＬＥＤ発光素子を用い、０．０３ないし０．１ｍｍの範囲の粒子サイズ分布を有するアルミニウム粉末をシリコン樹脂に分散して、被覆体３とした。アルミニウム粒子／シリコン樹脂分散系は次のような方法で調製した。
エタノール０．５ｍＬにアルミニウム粉末１００ｍｇ（泰豊トレーディング社製）を加え、よく攪拌してアルミニウム粉末を分散させる。分散液に未硬化シリコン樹脂２５ｇを加えてよく攪拌し、混合する。混合液の小滴で、各ＬＥＤ発光素子（チップ）の頂部にある窪みを満たし、常温で１日乾燥・硬化する。シリコン樹脂としてはモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン（合）製のＴＤＳＳＥＡＬを用いた。【００４４】  電気部品４を組み込んだ光源部１０を、図９のようにケース５に収容し、電気配線６ａを接続して、照明装置を製作した。実施例の照明装置の発する光の色温度は、約６５００Ｋであった。すなわち、被覆体を設けないＬＥＤ発光素子の場合に比し、約２３００Ｋの色温度上昇が得られた。
【符号の説明】１          基板
１ａ，１ｂ  面
２          白色発光ダイオード
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  白色発光ダイオード
３，３Ａ，３Ｂ    被覆体
４          電気部品
５          ケース
５ａ        ステップ
６，６ａ    電気配線
１０，２０  光源部
２３        被覆体
３０，４０  光源部
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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