JP2011222665A - Light-emitting device and wavelength conversion member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置及び波長変換部材に関するものである。本発明は、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明器具や表示器具に適用可能な発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device and a wavelength conversion member. In particular, the present invention relates to a light-emitting device applicable to a lighting fixture or a display fixture using a light-emitting diode (LED; Light Emitting Diode).
これまでＬＥＤを用いた色可変に関わる装置構成は多く提案されており、複数のＬＥＤの調光による方式のものとして、その代表的構成であるＲＧＢの単色３種ＬＥＤを用いるもの、あるいは、特許文献１に示すような白色ＬＥＤ（青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤに励起発光する黄色系蛍光体を組合せた構成のもの）を用い、それに緑ＬＥＤや赤ＬＥＤを加え、相関色温度可変とするとともに演色性も改善可能な方式のもの等が提案されている。 Many device configurations related to color change using LEDs have been proposed so far, as a method based on dimming of a plurality of LEDs, a typical configuration using RGB three-color LEDs, or a patent. Using a white LED as shown in Reference 1 (a combination of a blue LED and a yellow phosphor that excites and emits light to the blue LED), a green LED and a red LED are added to make the correlated color temperature variable and color rendering. A method that can improve the performance has been proposed.
一方、そのような電気的な色可変手法とは異なり、色変換部材を外部から取り換え可能とし比較的容易に光色変換する構成として以下のようなものを挙げることができる。特許文献２，３には、青色ＬＥＤチップを用いた砲弾型ＬＥＤの光色を変える目的で、蛍光体含有の樹脂材料からなるキャップをその表面を覆うように装着、また、交換可能とする構成が示されている。特許文献４では、第１蛍光体領域を有する複数個のＬＥＤ発光ユニットが平面状に配列した発光装置表面に、第１蛍光体領域の色ばらつきを補正する目的で、各発光ユニットの発光特性に合わせた第２蛍光体領域を設ける構成が、近紫外発光ＬＥＤの使用を例として示されている。
On the other hand, unlike such an electrical color changing method, the following can be cited as a configuration that makes it possible to replace the color conversion member from the outside and perform light color conversion relatively easily. In
特許文献１のように電気的に調色する装置は、各々のＬＥＤの調光で実現するためどうしても複雑な制御回路が不可欠であり高価になるという課題があった。また、隣り合って配置するＬＥＤの調光で混色させるため空間的に色分離しやすいという混色性の課題があった。さらに複数種類のＬＥＤを用いるため、部品点数が多くなり、さらにそのばらつき管理に少なからずの負担がかかるという課題があった。
Patent apparatus for electrically toning as
近年では照明用途向け等の大光束照明ニーズが増加傾向にあり、そのような装置では数十〜数百個ものＬＥＤを用いることも珍しくない。このような大光束発光装置を得ることを目的とする際、特許文献２，３のキャップ着脱による色変換手法は、装置内ＬＥＤの全部に対し個別にキャップを交換せねばならず作業性が大変悪いという課題があった。また、特許文献２，３の構成は、砲弾型青色ＬＥＤを主とした色変換構成であり、現在汎用製品となっている白色ＬＥＤを対象とした色温度調整の視点や演色性改善の視点での具体的構成にそのまま適用できるものではない。
In recent years, there has been an increasing demand for large luminous flux illumination for lighting applications, and it is not uncommon to use tens to hundreds of LEDs in such devices. When it is intended to obtain such a large luminous flux light emitting device, the color conversion method by attaching and detaching the caps of
特許文献４の構成では近紫外ＬＥＤを用い第１蛍光体領域の材料にその光に励起発光する材料を適用している。通常は発光装置の発光効率向上のため第１蛍光体領域の近紫外ＬＥＤ光の吸収を高めるように設計するが、この際、第２蛍光体領域の波長変換に対し第１蛍光体領域から放射される短波長励起光強度が十分とはいえない。そのため、幅広い色温度変換を行うことがエネルギー変換の観点から容易とはいえないという課題があった。また、特許文献４の構成は、個々のＬＥＤの光色ばらつき補正という観点からの調色を目的としたものであり、発光色の色温度を特定の色温度に調色する視点、あるいは、その光の演色性を改善する視点での具体的構成にそのまま適用できるものではない。
In the configuration of
また、特許文献４の構成では複数の第２蛍光体領域が前面に露出するため、それらの境界となる目地を許容して使用する必要があり、さらに、第１蛍光体領域の周辺に設けられたリフレクタを覆うように第２蛍光体領域が配置されるため、発光装置の配光を制御する機構がなく、装置配光を変えたい場合には、第２蛍光体領域全体を覆うように大型の配光制御部材を設ける必要があり、装置が大型化してしまうという課題があった。また、一般的に蛍光体材料適用領域は、その蛍光体が自然光に励起して何かしらの色（その材料のもつボディーカラー）で色付きするが、特許文献４の構成では第１蛍光体領域の微小領域ではなく第２蛍光体領域の全体が着色してしまう傾向にあるため、装置外観は消灯時にも表面領域全体が色付いて見えてしまうという課題があった。
Further, in the configuration of
本発明は、例えば、着脱できる部材を用いて、ＬＥＤにより発光する装置の発光色を容易に変更したり、調節したりすることを目的とする。 An object of the present invention is to easily change or adjust the emission color of a device that emits light using an LED, for example, using a detachable member.
本発明の一の態様に係る発光装置は、
装置本体と、
前記装置本体の内部に配設され、ＬＥＤ（発光ダイオード）により第１の光を発する少なくとも１つのＬＥＤパッケージと、
前記装置本体に対し着脱自在に設けられる波長変換部材であって、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光を発する波長変換材料を有する波長変換部材とを備えることを特徴とする。
A light emitting device according to one embodiment of the present invention includes:
The device body;
At least one LED package disposed inside the apparatus body and emitting first light by an LED (light emitting diode);
A wavelength conversion member provided detachably with respect to the device main body, the wavelength conversion member having a wavelength conversion material that converts the wavelength of the first light emitted from the LED package into a different wavelength and emits the second light It is characterized by providing.
本発明の一の態様によれば、装置本体に対し着脱自在に設けられ、ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光を発する波長変換部材を用いて、発光装置の発光色を容易に第１の光色から第２の光色に変更したり、第１の光色に戻したり、複数の第２の光色から選択した光色に調節したりすることが可能となる。 According to one aspect of the present invention, a wavelength conversion member that is detachably provided to the apparatus main body and converts the wavelength of the first light emitted from the LED package to a different wavelength to emit the second light is used. The light emission color of the light emitting device can be easily changed from the first light color to the second light color, returned to the first light color, or adjusted to a light color selected from a plurality of second light colors. It becomes possible to do.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１（ａ）は本実施の形態に係る発光モジュール１０の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
FIG. 1A is a top view of the
図１（ａ）及び（ｂ）において、発光モジュール１０は、発光装置の一例である。発光モジュール１０は、複数個のＬＥＤパッケージ１１を、ＬＥＤパッケージ１１に外部より給電可能とする導電パターンを形成したＬＥＤ基板１２上に実装している。ＬＥＤ基板１２としては例えば安価なガラスエポキシ基板を用いる。あるいは、ハイパワー系のＬＥＤパッケージ１１に対しては表面絶縁のとれたアルミやセラミックベースの金属基板をＬＥＤ基板１２として用いる。発光モジュール１０は、さらに個々のＬＥＤパッケージ１１の周辺を囲むように設けられた、高反射性をもち、配光制御機能を有するリフレクタ１３を備える。また、発光モジュール１０の表面には透光性をもつ表面カバー１４を備える。表面カバー１４は樹脂材料からなる平板、あるいは、表面又は裏面に配光制御のための微細凹凸を有する板材である。
1A and 1B, the
さらに、発光モジュール１０は、ＬＥＤパッケージ１１とリフレクタ１３の間に、発光モジュール１０に対して着脱可能な波長変換部材１５を備えている。波長変換部材１５は、少なくとも全ＬＥＤパッケージ１１の発光面を覆うように設けられた、ＬＥＤパッケージ１１の発する光により励起され所定の色の光を発する波長変換材料１６と、それを支える支持具１７からなる。なお、波長変換材料１６と支持具１７以外の部品を加えて波長変換部材１５を構成してもよい。波長変換材料１６の厚さは１００μｍ（マイクロメートル）〜２ｍｍ（ミリメートル）が実用的であるが、波長変換材料１６が硬質の板材料で十分な厚さをもっており支持具１７が不要な場合は、波長変換材料１６のみで波長変換部材１５を構成してもよい。発光モジュール１０は、ほかにも、波長変換部材１５の背面側にそれを支える波長変換部材支持台１８を備えている。
Furthermore, the
図１（ａ）及び（ｂ）に示した例では、発光モジュール１０が、ＬＥＤパッケージ１１を１０個備えるとともに、それぞれのＬＥＤパッケージ１１に対応するリフレクタ１３、波長変換材料１６を各１０個備えているが、それぞれを１個備えていてもよいし、２〜９個あるいは１１個以上備えていてもよい。また、ＬＥＤパッケージ１１が１列に配置されているが、配置方法はこれに限らず、例えば２列に配置されていてもよいし、リング状あるいはその他の任意の形状をなすように配置されていてもよい。
In the example shown in FIGS. 1A and 1B, the
上記のように、本実施の形態では、発光モジュール１０の本体の内部に配設された少なくとも１つのＬＥＤパッケージ１１が、ＬＥＤにより第１の光を発する。そして、発光モジュール１０の本体に対し着脱自在に設けられた波長変換部材１５が、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光（波長変換光）を発する。
As described above, in the present embodiment, at least one
また、本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ１１に対応する位置に配設されたリフレクタ１３が、光を所定の方向に反射して出力する。波長変換部材１５は、ＬＥＤパッケージ１１とリフレクタ１３との間に着脱自在に設けられる。このため、リフレクタ１３は、波長変換部材１５が取り付けられた状態では、波長変換部材１５から発せられる第２の光を反射して出力する。一方、波長変換部材１５が取り外された状態では、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる第１の光を反射して出力する。
Moreover, in this Embodiment, the
図２（ａ）はＬＥＤパッケージ１１の上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
2A is a top view of the
図２（ａ）及び（ｂ）において、ＬＥＤパッケージ１１は、ＬＥＤチップ１９とそれを実装する樹脂やセラミック、あるいは、金属ベース等のＬＥＤパッケージ基板２０と、蛍光体を混入したエポキシやシリコーン等のＬＥＤ封止樹脂２１により構成される。なお、図では簡略化のためダイボンド材やワイボンド材等は省略している。ＬＥＤチップ１９はおよそ３８０〜４８０ｎｍ（ナノメートル）程度の略青紫色、略青色、あるいは、略青緑色の光を発するものである。ＬＥＤパッケージ１１からの光はＬＥＤ封止樹脂２１の領域（図中、円形状の領域）から放射されるため、以降ではこの領域をＬＥＤパッケージ１１の発光面と呼ぶ。
2 (a) and 2 (b), the
ＬＥＤチップ１９として青色ＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤ封止樹脂２１に含まれる蛍光体として、ＬＥＤチップ１９の発光波長により励起される黄色成分（５３０〜５９０ｎｍのピーク波長をもつ光成分）を含む発光スペクトルを有するものを用いる。青色ＬＥＤチップ発光光色と蛍光体励起発光光色とはおよそ補色関係にあり、この場合、ＬＥＤパッケージ１１の光として白色光が生成される。ＬＥＤパッケージ１１は、ＬＥＤチップ１９の発光強度を強め（短波長成分を強め）とした白色、あるいは、やや青味がかった白色の光を発することが望ましい。これは、青色付近の短波長で励起効率が高い波長変換材料１６の励起光量を高める効果を奏するからである。ＪＩＳ（日本工業規格）照明色（ＪＩＳ・Ｚ９１１２に規定されている）の範囲に限っていえば、ＬＥＤパッケージ１１は、白色、あるいは、それに比較して短波長エネルギーの強い、より高色温度の昼白色又は昼光色の光を発することが望ましい。これは、波長変換材料１６中の蛍光体を効率よく励起可能となるため、使用する蛍光体材料が少なくて済む効果も有するからである。
When a blue LED is used as the
ＬＥＤチップ１９として青紫色ＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤ封止樹脂２１に含まれる蛍光体として、ＬＥＤチップ１９の発光波長により励起される複数の蛍光体（例えばＲＧＢの３色蛍光体やＲＧＢＹの４色蛍光体）を用いる。この場合、ＬＥＤパッケージ１１の光として略白色、あるいは、やや青みがかった白色の光が生成される。ＪＩＳ照明色の範囲では、ＬＥＤパッケージ１１は、上記と同様に、白色、昼白色、あるいは、昼光色といった短波長発光成分の大きい色の光を発することが望ましい。
When a blue-violet LED is used as the
図３は図１（ａ）の部分拡大図である。図４（ａ）は図１（ｂ）の部分拡大図である。図４（ｂ）及び（ｃ）は本実施の形態の変形例における、図４（ａ）に対応する部分拡大図である。 FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 4A is a partially enlarged view of FIG. 4 (b) and 4 (c) are partial enlarged views corresponding to FIG. 4 (a) in a modification of the present embodiment.
図３及び図４（ａ）において、波長変換材料１６を含む波長変換部材１５は、リフレクタ１３の底面に配置されている。リフレクタ１３の下側開口領域は、サイズがＬＥＤパッケージ１１のサイズ以上となる構成としている。ＬＥＤ基板１２に配置された、隣り合う２つのＬＥＤパッケージ１１の中間には、波長変換部材支持台１８が備えられている。その上部には、少なくともＬＥＤパッケージ表面位置２２の上面を波長変換材料１６が覆うように、波長変換部材１５が配置されている。さらに波長変換部材１５の支持具１７の上部には、リフレクタ１３が位置するように配置されている。本実施の形態では、このような配置関係をもつ構成を採用している。
3 and 4A, the
図４（ａ）に示した構成ではＬＥＤパッケージ１１の発する光がその上部近傍に配置された波長変換材料１６で波長変換され、一部はリフレクタ１３を介して、その他は直接表面カバー１４を通して表面発光する。図示した光線のように、ＬＥＤパッケージ１１の発光面から発射された光の一部はその直上の波長変換材料１６内の蛍光体（蛍光体については後述する）に入射し波長変換され、また蛍光体に入射せず、単に波長変換材料１６の透光性蛍光体バインダ材料（バインダについては後述する）を通過する等して波長変換されなかった光はそのまま波長変換材料１６を通り抜け、リフレクタ１３に入射し、その表面で反射され表面カバー１４を介して装置発光光となる。図４（ａ）に示したように、支持具１７を含め波長変換部材１５をやや厚めとした構成では、支持具１７の少なくとも内側面をリフレクタ１３の表面反射条件（反射率や拡散性や鏡面性といった表面状態）に近いもので形成することで、支持具１７の厚みがある場合でも、支持具１７が光特性面で悪影響を与えることがなく、およそ目的とする配光をつくり出すことが可能である。
In the configuration shown in FIG. 4A, the light emitted from the
図４（ｂ）の例では、リフレクタ１３の内傾斜角と波長変換部材１５の支持具１７の開口部２３の内傾斜角を略等しくして、さらに傾斜が略段差なく連続的になるような構成を採用している。この例では、可能な限りリフレクタ１３の形状と連続形状（段差がないような形状）になるように支持具１７を構成することで、段差による光反射損失を抑え、支持具１７の厚みがある場合でも、支持具１７が光特性面で悪影響を与えることがなく、およそ目的とする配光をつくり出すことが可能である。また、図４（ｃ）の例では、波長変換部材１５が支持具１７を備えず、波長変換材料１６のみを備えた構成を採用している。なお、色変換の機能は波長変換部材１５が支持具１７を備えるか否かに関わらず波長変換材料１６の有無で決まる。そのため、装置構成や着脱方式を工夫することよって、このように波長変換材料１６をそのまま波長変換部材１５として用いることができる。この例によれば、簡略化された装置構造を実現することが可能となる。
In the example of FIG. 4B, the inner inclination angle of the
上記のように、図４（ａ）の構成では、リフレクタ１３は、光を入力するための開口部を下側に有している。波長変換部材１５が具備する波長変換材料１６は、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光（波長変換光）をリフレクタ１３の開口部に入力する。波長変換部材１５が具備する支持具１７（波長変換材料支持体）は、波長変換材料１６の外周面に接して波長変換材料１６を支持する。ここでは、支持具１７の内周面の反射特性をリフレクタ１３の反射特性と略同じにすることにより、反射性能の劣化を防止している。一方、図４（ｂ）の例では、波長変換材料１６の１つの面がリフレクタ１３の開口部と略同形に成形されリフレクタ１３の開口部に接することにより、反射性能の低下を防止している。
As described above, in the configuration of FIG. 4A, the
図５（ａ）は波長変換部材１５の上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の丸印内の拡大図である。図５（ｄ）〜（ｋ）は本実施の形態の変形例における、図５（ａ）及び（ｂ）に対応する上面図及びＣ−Ｃ断面図である。
5A is a top view of the
図５（ａ）及び（ｂ）において、波長変換部材１５は、波長変換材料１６をそれぞれのＬＥＤパッケージ１１の上に個別に配置して構成されている。波長変換部材１５は、スライドして発光モジュール１０の本体に取り付けたり、発光モジュール１０の本体から取り外したりすることができ、スライド操作用の取っ手２４を一端部に備えている。なお、波長変換部材１５は、発光モジュール１０に搭載されたＬＥＤパッケージ１１全てに対して１つの部材を用いてもよいし、発光モジュール１０に搭載されたＬＥＤパッケージ１１のうち、半分に１つの部材を用い、残り半分に別の１つの部材を用いるといった形態も可能である。即ち、１つの発光モジュール１０に対し、波長変換部材１５を１つ又は２つ以上用いることができる。つまり、波長変換部材１５は、複数のＬＥＤパッケージ１１全ての発光面を覆うように一体成形された部材であってもよいし、あるいは、複数のＬＥＤパッケージ１１のうち少なくとも２つの発光面を覆うように一体成形された部材と残りのＬＥＤパッケージ１１の発光面を覆う１つ以上の部材との組み合わせであってもよい。いずれの場合も、波長変換部材１５は、ＬＥＤパッケージ１１全てから発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光を発する。図５（ｃ）において、波長変換材料１６は、例えば樹脂バインダ２５の中に、ＬＥＤパッケージ１１の光により励起される蛍光体２６と、発光効率向上等の目的で光拡散フィラー２７とを混合させたようなもので構成されており（蛍光体２６、光拡散フィラー２７については後述する）、それが例えば支持具１７に接着層２８を介して固定等されている。ここでは、波長変換材料１６は透光性樹脂材料である樹脂バインダ２５で蛍光体２６をバインドした材料として構成しており、樹脂バインダ２５は例えばシリコーン樹脂（ゴムやシート状の軟質、又は、硬質）のような材料で形成する。ゴム状シリコーンで形成した場合には、薄型平坦形状とする。これにより、波長変換材料１６に蛍光機能をもたせるとともに熱膨張等に対する柔軟性や耐候性を高めることができる。
5A and 5B, the
図５（ｄ）及び（ｅ）の例では、波長変換材料１６をＬＥＤパッケージ１１全体の上に配置して波長変換部材１５を構成している。図５（ａ）及び（ｂ）に示した波長変換部材１５では、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の発光面よりやや広い程度の面積を必要とするのみであり、波長変換材料１６を効率的に使用している。一方、図５（ｄ）及び（ｅ）の例では、波長変換部材１５の波長変換面積を広くとるように波長変換材料１６を薄手の支持具１７で挟み込むように取り付けている。ここで、図５（ｄ）及び（ｅ）の例における波長変換部材１５を備えた発光モジュール１０の構成例を示す。
In the example of FIGS. 5D and 5E, the
図６（ａ）は図５（ｄ）及び（ｅ）の例における波長変換部材１５を備えた発光モジュール１０の上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図６（ａ）は図１（ａ）と同じ図になっている。
6A is a top view of the
図６（ａ）及び（ｂ）の例では、波長変換部材１５の構造として、波長変換材料１６が少なくとも各々のＬＥＤパッケージ１１の発光面（この例では全ＬＥＤパッケージ１１の上部）を覆うように波長変換材料１６が共通の支持具１７によって支持された構造を採用している。このため、波長変換部材１５の１度の交換作業で容易に全ＬＥＤパッケージ１１の発光色を目的の光色に調色することが可能である。なお、前述した図４（ｃ）の例における波長変換部材１５の場合、図６（ｂ）に示した支持具１７の部分にも波長変換材料１６が延設されることになるが、同様の効果を得ることができる。
In the example of FIGS. 6A and 6B, as the structure of the
図５（ｆ）及び（ｇ）の例では、波長変換材料１６をそれぞれのＬＥＤパッケージ１１の上に個別に配置し、透光性材料である透光性表面保護材２９と透明樹脂３０で挟み込んで波長変換部材１５を構成している。この例では、基材のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）材料やポリカーボネート材料等からなる薄い透明樹脂３０の上に、バインダに蛍光体２６を含んだような波長変換材料１６を印刷あるいは塗布等して、さらに表面を透光性表面保護材２９で例えばラミネート加工等により覆って波長変換部材１５を構成してもよい。このとき、バインダはシリコーンやアクリル系材料等を主剤とするもので、基材である透明樹脂３０や保護材料である透光性表面保護材２９との接着性を保つようなもので構成する。また、図５（ｆ）及び（ｇ）の例での波長変換材料１６は、前述したような蛍光体２６混合のシリコーンシートとして予め用意したものを、接着剤等を用いて貼り付けるように構成してもよい。このように、波長変換部材１５は、透光性を有する板状又はシート状の部材とし、波長変換材料１６をＬＥＤパッケージ１１の発光面に対向する領域のみ（ＬＥＤパッケージ１１に対向配置される波長変換部材１５のＬＥＤ対向面領域のみ、即ち、ＬＥＤ表面領域部分のみ）に具備するように構成することができる。
In the example of FIGS. 5F and 5G, the
図５（ｈ）及び（ｉ）の例では、波長変換材料１６をそれぞれのＬＥＤパッケージ１１のおよそ発光面のみを覆うように個別に配置して波長変換部材１５を構成している。即ち、この例では、波長変換材料１６の適用領域をＬＥＤパッケージ１１のおよそ発光面の領域（図中、円形状の領域）に合わせるように波長変換部材１５を構成している。現在、波長変換材料１６は安価とはいえないため、このように波長変換材料１６をその機能を果たす必要最小限の領域に制限した構成とすることで使用材料の量を抑え、低コストの発光モジュール１０を提供することができる。
In the example of FIGS. 5H and 5I, the
図５（ｊ）及び（ｋ）の例では、細長い支持具１７の一側面にＬＥＤパッケージ１１の個数分の凸部３１を設け、凸部３１の開口部２３の内側にある波長変換材料１６をそれぞれのＬＥＤパッケージ１１のおよそ発光面のみを覆うように配置して波長変換部材１５を構成している。即ち、この例では、細長い支持具１７の一側面に、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１のおよそ発光面の領域を覆うように複数の凸部３１を形成して波長変換部材１５を構成している。これにより、図５（ｈ）及び（ｉ）の例と同様に波長変換材料１６の使用材料の量を抑え、低コストの発光モジュール１０を提供することができる。また、後述する図８（ｃ）に示すような細長い発光モジュール１０の場合にはその長手側面から波長変換部材１５を簡単に着脱可能とする効果を奏する。
In the example of FIGS. 5 (j) and 5 (k),
なお、波長変換部材１５として、図５に示したもの以外のものを用いてもよく、例えば後述する図１９、図２０、図２１に示したものを薄型成型して用いてもよく、この場合でも調色機能や演色改善機能を得ることができる。
In addition, as the
波長変換部材１５を装着した際、発光モジュール１０を上面から見ると図３のようにおよそリフレクタ１３底部のＬＥＤパッケージ表面位置２２に相当する領域表面に波長変換材料１６が現れる。波長変換材料１６は後述するように単色あるいはいくつかの色で発光する蛍光体を含むが、通常、自然光の下ではその蛍光体が色付きして見える。したがってこのように波長変換材料１６を、光源部であるＬＥＤパッケージ１１の近傍直上の、少なくともＬＥＤパッケージ１１の発光面を覆う領域に限定するように組み込むことで、外部から消灯時の発光モジュール１０を眺めた際、色付きして見える部分をかなり制限することができ、発光モジュール１０の意匠性やデザイン性を損なうことなく、純粋に調色機能だけを与えることが可能となる。
When the
また波長変換材料１６をＬＥＤパッケージ１１の直上部に配置するとともにそれをリフレクタ１３下部に配置することで、予め発光モジュール１０で必要として設計した配光制御機能を略そのまま保ち、発光モジュール１０の発光色のみを変更することができる。即ち、発光モジュール１０内のある光色のＬＥＤパッケージ１１を、単純に他の光色のＬＥＤパッケージ１１と置換したのと同様の効果が得られる。仮に、個々の実装済のＬＥＤパッケージ１１を物理的に交換するとすれば、困難で煩雑な作業となるが、本実施の形態によれば、一体化された波長変換部材１５の着脱のみで調色できるので、作業が容易であり、部品管理の面でも複数種で多量のＬＥＤ部品を管理する必要がなく、いくつかの波長変換部材１５だけを管理すればよいという利点がある。また、本実施の形態では、発光モジュール１０は、発光色が異なる複数のＬＥＤパッケージ１１を用いた調光制御を行うものではないため、複雑な制御回路が不要であり、装置価格を低く抑えて提供することが可能である。
In addition, the
なお、上記した波長変換部材１５の一体化であるが、例えば図のように装置寸法がかなり長いものに対しては、例えば装置内のＬＥＤパッケージ１１の半数を一度に覆うような、装置長さを２分した短めの一体化部材を用いて着脱するような構成としてもよい。また円形装置でも同様であり装置面積が大型化する場合には、やはり複数の一体化された波長変換部材１５を用い構成してもよい。特に大型発光装置の場合には、意図してそのような構成とすることで、波長変換部材１５の装置着脱性あるいは交換性を向上させることができる。
In addition, although the above-described
図７（ａ）は波長変換材料１６を装着しない場合の発光モジュール１０の上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
FIG. 7A is a top view of the
図７（ａ）及び（ｂ）において、発光モジュール１０は、調色の必要がなく、ＬＥＤパッケージ１１そのものの光を発するものとしており、そのため、波長変換材料１６を備えず支持具１７だけを備えている。即ち、発光モジュール１０は、波長変換部材１５が取り外された状態となっている。このように波長変換の必要がない場合には、波長変換材料１６のない支持具１７を装着するか、あるいは、蛍光材料が混入していない、即ち、波長変換機能のないクリアな透光性材料を備えた支持具１７を装着することでＬＥＤパッケージ１１とリフレクタ１３との間の隙間（光損失の要因となる）をなくし、必要配光を良好な発光効率で実現することができる。例えば波長変換材料１６が厚さ数百μｍ程度の薄手の板材であれば、波長変換材料１６を装着しない場合には、同程度の厚み、即ち、数百μｍ程度の透過率の高い透明板材（透光部材）を代わりに装着すればよい。
7A and 7B, the
上記のように、波長変換の必要がない場合向けとして、透明樹脂材料（例えば図５（ｃ）で説明した蛍光体バインド材料として用いた透光性シリコーン材料）等で構成したものを用意し、それを波長変換部材１５の波長変換材料１６部分に装着するようにしてもよい。この場合も、図４（ａ）に示した構成のように、支持具１７の少なくとも内側面をリフレクタ１３の表面反射条件（反射率や拡散性や鏡面性といった表面状態）に近いもので形成するか、あるいは、図４（ｂ）の例のように、可能な限りリフレクタ１３の形状と連続形状（段差がないような形状）になるように支持具１７を構成することで、リフレクタ１３と支持具１７の内側面が材料特性的に、あるいは、形状的に連続するものとなり、波長変換作用を必要としない場合でのＬＥＤパッケージ１１周辺部での反射特性、配光特性を良好に保つことができる。
As described above, for the case where there is no need for wavelength conversion, prepare a transparent resin material (for example, the translucent silicone material used as the phosphor binding material described in FIG. 5C), etc. It may be mounted on the
本実施の形態では、波長変換材料１６を少なくともＬＥＤパッケージ１１の発光領域を覆うようにその直上近傍に配置することで、ＬＥＤパッケージ１１の光の略全直接光が波長変換材料１６に効率よく照射されるため波長変換効率がよい状態で使用できる。また、波長変換材料１６の使用面積を概ねＬＥＤパッケージ１１上面積、あるいは、ＬＥＤパッケージ１１の発光部に相当する領域のみとする構成とすれば、使用材料面でも安価な構成とすることができる。さらに、本実施の形態において波長変換材料１６はＬＥＤパッケージ１１の表面樹脂（封止樹脂やレンズ）の屈折率に比較して同等以上とし、さらにＬＥＤパッケージ１１の表面封止樹脂に接するような取り付け構造として用いるようにしてもよい。この場合には、ＬＥＤパッケージ１１の表面樹脂と波長変換材料１６との間に空気層が介在せず材料境界付近での屈折率差を少なくできるため、封止樹脂と波長変換材料１６との境界面での光反射を少なくして、かつ、装置発光面側への光取り出し効率を高めることが可能となる。したがって、発光モジュール１０の発光効率を高めることができる。つまり、本実施の形態において、ＬＥＤパッケージ１１の発光面が透光性を有する透光材料で覆われている場合、波長変換部材１５は、当該透光材料に接するように取り付けられてもよい。これにより、ＬＥＤパッケージ１１と波長変換部材１５との間に隙間ができないようにすることができる。
In the present embodiment, the
上述のように、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の表面樹脂領域（即ち、発光面）に接するように波長変換部材１５を配置することで、波長変換材料１６にＬＥＤ発光光が通りやすくなり、波長変換材料１６内の蛍光体の励起効率が高まるため、光特性（色の再現性）を向上させることができる。このとき、ＬＥＤパッケージ１１の発光面及びそれに接する波長変換材料１６の面がいずれも略平坦であれば、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の発光面に密着するように波長変換部材１５を配置することで、波長変換効率がさらに高まる。また、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の発光面の全面に接するように（望ましくは、密着するように）波長変換部材１５を配置することで、波長変換効率がより一層高まる。一方で、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の発光面に接しないように波長変換部材１５を配置する場合には、例えば波長変換部材１５の配置位置や表面形状に対する制約が少なくなる（例えば図２（ｂ）で示したＬＥＤパッケージ基板２０とＬＥＤ封止樹脂２１との段差や、ＬＥＤ封止樹脂２１の表面の凹凸形状を考慮しなくてよくなる）。そのため、波長変換部材１５の着脱性や交換性が高い器具構造を採用しやすくなる。即ち、設計の自由度が高まる。
As described above, by arranging the
以上のことから、使用するＬＥＤパッケージ１１は砲弾型や表面凸レンズを備えたタイプでも対応可能であるが、一体型で全てのＬＥＤパッケージ１１の発光表面全体を覆い、発光モジュール１０に着脱可能とする構成の波長変換材料１６（あるいは波長変換部材１５）は大型化あるいは厚くなるとともに、装置着脱構造自体が複雑化する傾向にある。そこで本実施の形態に適用するＬＥＤパッケージ１１を例えば図２に示したような発光表面がおよそ平坦な構造をとる面実装タイプのものを用いることが望ましく、その場合には全ＬＥＤパッケージ１１を覆う一体型の波長変換材料１６の平坦薄型化や、装置着脱構造をスライド方式等簡単なものとすることができる。つまり、本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ１１は発光面が略平坦に成形されることが望ましく、この場合、板状の部材である波長変換部材１５は、１つの板面がＬＥＤパッケージ１１の発光面と対向するように取り付けられる。
From the above, the
図８（ａ）〜（ｄ）は発光モジュール１０の波長変換部材１５の着脱構造の例を示す断面図である。
8A to 8D are cross-sectional views showing examples of the attachment / detachment structure of the
図８（ａ）〜（ｄ）において、目的とする波長変換部材１５の交換による調色を実現するため、発光モジュール１０に、波長変換部材１５の着脱用の波長変換部材装着部３２を設けている。図８（ａ）の例では、発光モジュール１０の長手方向に沿って波長変換部材装着部３２の凹溝をもたせた構成を採用しており、その溝に合わせて波長変換部材１５を着脱可能としている。つまり、この例では、波長変換部材１５が、発光モジュール１０の本体に設けられた溝に沿ってスライドして挿入される。図８（ｂ）の例では、リフレクタ１３が波長変換部材１５の取り付け高さ面で上下２分されるような構成を採用しており、リフレクタ１３上部を一度外し波長変換部材１５の着脱を可能としている。つまり、この例では、リフレクタ１３が、ＬＥＤパッケージ１１から遠い順に、互いに着脱自在の上部と下部とに分かれるようになっており、波長変換部材１５が、リフレクタ１３の上部と下部との間に取り付けられる。リフレクタ１３上部と下部の間にはそれらが容易に外れない機構（引っ掛け止めやネジ止め等）を有するように構成する。なお、例えばリフレクタ１３上部と下部の片側（長手方向あるいは短手方向）をヒンジ等で接続し、波長変換部材１５の交換時にリフレクタ１３上部と下部とが完全に分離しないような構成を採用してもよい。図８（ｃ）の例では、発光モジュール１０の長手方向側面側に長手方向に沿って波長変換部材装着部３２の溝を設けた構成を採用しており、この溝を介して波長変換部材１５をスライドさせて着脱可能としている。つまり、この例では、図８（ａ）の例と同様に、波長変換部材１５が、発光モジュール１０の本体に設けられた溝に沿ってスライドして挿入される。図８（ｄ）の例では、リフレクタ１３が波長変換材料１６と一体化しており、リフレクタ１３ごと波長変換材料１６を上方に持ち上げられるような構成を採用しており、波長変換部材１５の着脱を可能としている。これらのような構成により、波長変換部材１５がＬＥＤパッケージ１１を一体で全体的に覆うとともに、波長変換部材１５を容易に交換可能とすることができる。また、波長変換部材１５を用いない場合にはＬＥＤパッケージ１１の発光色で発光する発光モジュール１０として機能する。ここで、図８（ａ）〜（ｄ）の例では、波長変換部材１５の取り付け位置をＬＥＤパッケージ１１の発光面直上としているが、波長変換部材１５をＬＥＤパッケージ１１の発光面からある程度の距離をおいて配置する構成を採用してもよく、この場合でもＬＥＤパッケージ１１からの光の波長変換が可能である。
8A to 8D, in order to realize color matching by replacement of the target
前述したように、発光モジュール１０は、短波長光を多く含む白色ＬＥＤを用いた装置として構成することが望ましい。このような構成を採用すると、短波長光成分比率が低い白色ＬＥＤを用いる場合に対し、相対的に波長変換材料１６を強く励起し発光強度を高めることができる。したがって波長変換部材１５により効率よく光色変換を行うことができ、また発光モジュール１０の発光効率を高める効果を得られる。さらに後述するように波長変換材料１６が赤色発光する蛍光体を含むように構成することにより、ＬＥＤパッケージ１１よりも高演色性の低色温度の発光モジュール１０を実現できる。また、その蛍光体の含有割合を変えた複数の波長変換部材１５を交換して用いることで、例えば元のＬＥＤパッケージ１１の光色をＪＩＳ照明光色で昼光色とした場合には、それと同等かあるいは低色温度で、高演色性の昼白色、白色、温白色、電球色の光を切り換えて実現することができる。また演色性を追求しない場合には、効率を重視したやはり略低色温度の白色光を発する発光モジュール１０を実現することができる。その他、蛍光体種類を限定しない場合には、蛍光体種類を変えた波長変換部材１５の差し替えによりカラフルな光色を広い範囲で得ることもできる。
As described above, it is desirable that the
図９（ａ）は発光モジュール１０を用いた照明器具３３の底面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）の部分拡大図である。図９（ｄ）は本実施の形態の変形例における、図９（ｃ）に対応する部分拡大図、図９（ｅ）は当該変形例における波長変換部材１５の使用形態を示す図である。なお、ここでは発光面を上面ではなく、底面として扱っている。
9A is a bottom view of the
図９（ａ）及び（ｂ）において、照明器具３３は、発光モジュール１０を設置した器具の一例である。照明器具３３は、それぞれ２つの発光モジュール１０が設置された２つの照明器具発光部３４、空調吹き出し設備等を配置できる予備スペース３５を備える。２つの照明器具発光部３４のうち、片方の照明器具発光部３４の表面（発光面）に防眩用の（光を所定の方向に反射する）ルーバー３６が配置されている。図９（ｃ）において、照明器具発光部３４は、照明器具発光部筐体３７内に発光モジュール１０、電源回路３８、取り付け部３９（放熱機能付き）を備える。本実施の形態において、発光モジュール１０を照明器具３３の取り付け部３９から取り外しやすい発光要素とすれば、その波長変換部材１５の着脱を行うことで、比較的容易に照明光の色温度を変えることができる大型の照明器具３３を提供することができる。
9A and 9B, the
照明器具３３としてはこのようにルーバー３６を用いる場合が少なくなく、このような場合、ルーバー３６の側面に発光モジュール１０の発光光に励起して波長変換するような波長変換材料をもたせるような構造としてもよい。このような構成にすることで外部から照明器具３３を観察する場合、ルーバー３６表面では蛍光変換光が反射的に表面発光することになり、照明器具発光部３４としては発光モジュール１０の発光光とその波長変換光との混色光を発することになり、このような構成でも調色効果や演色改善効果を得ることができる。また、ここでルーバー３６表面に適用する波長変換材料は発光モジュール１０で用いる波長変換材料１６と同じものでも異なるものでもよく、さらにルーバー３６自体も交換可能なものであるため、相異なる波長変換材料を備えた異なるルーバー３６を、照明器具３３の使用環境に合わせて取り替えて使用することができる。また外部からこのような照明器具３３を見たときに、特にルーバー３６表面とその周辺で風変わりな色合いの概観を作り出すことが可能となり、意匠性を高めることもできる。
In many cases, the
図９（ｄ）及び（ｅ）の例では、図９（ｃ）の構成とは異なる位置に波長変換材料１６が適用されている。この例のように照明器具発光部３４全体を覆うような透明カバー４０に波長変換材料１６をもたせるようにしてもよい。このような構成にすることで、調色を行う際には外部から他の波長変換材料１６を有する透明カバー４０と交換するだけで、容易に色を変えることができる。また、波長変換材料１６を少ない面積で有効に使用する目的で、図９（ｅ）に示すようにそれを透明カバー４０表面で略発光モジュール１０の発光面のみに配置するような構成としてもよい（この例では、発光モジュール１０の長手方向に沿って波長変換材料１６を連続形成している）。この場合、透明カバー４０が発光モジュール１０のリフレクタ１３上部開口部に接してその領域を塞ぐように波長変換材料１６を配置させることで、照明器具３３内で光漏れすることなく効率よく調色することが可能となる。この際の透明カバー４０の具体的構成は例えば後述する、透光材料上に波長変換材料１６を設けたり、透光材料に部分的に波長変換材料１６を混合させたりするような構成とすることが可能である。
In the examples of FIGS. 9D and 9E, the
上記のような照明器具３３は例えばオフィス空間のシステム天井に設置可能であり、ユーザのニーズに合わせ室内照明光色を演色性よく変更することができる。ＬＥＤパッケージ１１の発光色を高効率の昼光色、あるいは、それよりやや色温度の高い光色とすれば、予め用意した波長変換部材１５の交換により、演色性の高い昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色光を作り出すことができる。
The
図１０（ａ）は本実施の形態の変形例における発光モジュール１０の上面図、図１０（ｂ）は別の変形例における発光モジュール１０の側断面図である。
FIG. 10A is a top view of the
ここまで説明した発光モジュール１０のリフレクタ１３の開口形状は逆四角錐状であったが、特にその形状の限定はなく、図１０（ａ）の例のように逆円錐状であってもよい。なお、図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図は、図１（ｂ）や図６（ｂ）等と同じになる。また、ここまで説明した発光モジュール１０の波長変換材料１６はＬＥＤパッケージ１１の上方、あるいは、ＬＥＤパッケージ１１の上方にあるリフレクタ１３のさらに上方に配置されていたが、異なる位置に配置されてもよく、図１０（ｂ）の例のようにＬＥＤパッケージ１１に対して垂直に配置されていてもよい。図１０（ｂ）の例では、波長変換材料１６がＬＥＤ基板１２に立設されるとともに、側断面が円弧状のリフレクタ１３がＬＥＤパッケージ１１から上方向等に発せられる光を横方向等に反射して波長変換材料１６を通過させるように設置されている。
Although the opening shape of the
図１１（ａ）〜（ｃ）は本実施の形態の変形例における発光モジュール１０の断面図及び上面図である。
11A to 11C are a cross-sectional view and a top view of the
ここまで説明した発光モジュール１０自体の形状は長方形状であったが、特にその形状の限定はなく、図１１（ａ）〜（ｃ）の例のように円形状であってもよい。図１１（ａ）の例では、発光モジュール１０が個々のＬＥＤパッケージ１１の周囲にリフレクタ１３を１つずつ有し、全てのＬＥＤパッケージ１１と全てのリフレクタ１３との間に一体成形された波長変換材料１６が取り付けられている。これにより、リフレクタ１３の機能を損なわず、元々の発光源であるＬＥＤパッケージ１１のおよそ発光部領域でのみ波長変換作用を与えることができるため、異なる波長変換材料１６を有する波長変換部材１５を着脱可能としたことで装置概観としても何ら大きな変化なく調色することができる。図１１（ｂ）の例では、発光モジュール１０が複数個のＬＥＤパッケージ１１の周囲にリフレクタ１３を１つ有し、全てのＬＥＤパッケージ１１と１つのリフレクタ１３との間に一体成形された波長変換材料１６が取り付けられている。このようにリフレクタ１３の開口部面積以上の波長変換材料１６を用いた波長変換部材１５を着脱可能としたことで比較的容易に調色を行うことができる。図１１（ｃ）の例では、発光モジュール１０が複数個のＬＥＤパッケージ１１の周囲にリフレクタ１３を１つ有し、個々のＬＥＤパッケージ１１と１つのリフレクタ１３との間にＬＥＤパッケージ１１ごとに１つずつ波長変換材料１６が取り付けられている。このように各ＬＥＤパッケージ１１の発光面上のみに波長変換材料１６を配置する波長変換部材１５を着脱可能とすることで比較的容易に調色を行うことができる。
Although the shape of the
なお、後述する実施の形態２のように、表面カバー１４に波長変換材料１６を設け、図１１（ａ）〜（ｃ）の例とは波長変換材料１６（あるいは波長変換部材１５）の着脱位置を変えて、その表面カバー１４自体を着脱することでも所望の光色変換を可能とすることができる。この場合、波長変換領域へのＬＥＤパッケージ１１の光の入射の機会が増える（リフレクタ１３と波長変換材料１６で囲まれる空間で多重反射するＬＥＤパッケージ１１の光の比率が高まるため波長変換材料１６への入射比率が高まる）ため波長変換効果の高い発光モジュール１０を提供することができる。また、波長変換量を低めに抑えるように波長変換材料１６を少量に調整することも可能である。
Note that, as in the second embodiment to be described later, a
ここで、ＬＥＤパッケージ１１は前述したようにＪＩＳ照明領域の比較的色温度が高く発光効率の高い白色、昼白色、昼光色のいずれかであるように構成することが望ましい。市販のＬＥＤパッケージ１１では通常、発光効率重視タイプと演色性重視タイプがあり、前者は短波長側成分（ＬＥＤチップ１９の波長付近の発光強度）が高く演色性が低めであり、後者はそれに比較してストークスシフトの大きい長波長成分を有するため短波長成分が弱く発光効率が低めであるといった特徴がある。本実施の形態では発光効率を高めに維持して効率よく光色変換を行う目的から発光効率重視タイプのＬＥＤパッケージ１１を用いることが望ましい。
Here, as described above, it is desirable that the
照明分野では照明色光の平均演色評価数Ｒａが８０以上であれば、色再現性の高い照明として取り扱われることが多い。しかし、上記の発光効率重視タイプのＬＥＤパッケージ１１ではＲａが７０程度（即ち、Ｒａが８０未満）のものが多い。本実施の形態によれば、波長変換部材１５を用いて色温度を目標の色温度へ変換する際にＲａも改善可能であり、結果的に良質の照明光を得ることができる。なお、平均演色評価数Ｒａが８０以上の光を発するＬＥＤパッケージ１１に対しても、その良質の分光スペクトルに合わせて材料構成を調整した波長変換部材１５を用いることで、Ｒａを維持、さらには改善可能であり、やはり良質の照明光を得ることができる。即ち、高演色照明用途を前提とした色温度変換が可能になる。
In the illumination field, if the average color rendering index Ra of illumination color light is 80 or more, it is often handled as illumination with high color reproducibility. However, many of the above-described
なお、市販の有機系顔料を用いた調色フィルムを用いた場合には、自在に目標色度に調整ができない、目標色度に近い同等の相関色温度に調整できたとしてもＲａが減少する、発光効率の低下を招くといった現象が起きることが少なくない。また、そのような調色フィルムは、耐環境性が低く、退色あるいは変色しやすいため、近年ＬＥＤ照明用途で求められている寿命（数万時間）の間、良好な光特性を保つことが難しい。一方、本実施の形態では、波長変換部材１５を用いることでＬＥＤパッケージ１１の平均演色評価数Ｒａによらず、ＬＥＤパッケージ１１とは異なる目標色度の再現が可能であり、さらに演色性改善を行うことができる。また、波長変換部材１５は、蛍光による色変換を行うため、上記のような調色フィルムに比較して高効率で色変換を行うことができる。さらに、波長変換部材１５を耐環境性の高い無機蛍光体や樹脂材料で構成することで、長時間良好な光特性を維持することができる。
When a toning film using a commercially available organic pigment is used, Ra cannot be adjusted freely, even if it can be adjusted to an equivalent correlated color temperature close to the target chromaticity. In many cases, a phenomenon such as a decrease in luminous efficiency occurs. In addition, such a toning film has low environmental resistance and is easily faded or discolored. Therefore, it is difficult to maintain good light characteristics during the lifetime (tens of thousands of hours) recently required for LED lighting applications. . On the other hand, in the present embodiment, by using the
ＬＥＤパッケージ１１をＪＩＳ照明領域の昼光色よりやや高色温度のパッケージとしてもよい。この場合、波長変換材料１６なしでも概ね白色であるため照明光源として十分使用することができ、さらに大きな短波長成分を有するためＬＥＤパッケージ１１として波長変換材料１６の励起に有利となる。
The
以上のように、発光モジュール１０の光源であるＬＥＤパッケージ１１として、そもそも白色光生成に使用する青みを有するＬＥＤ発光成分を多くもち、さらに発光効率が良好なものを適用することで、本実施の形態において波長変換部材１５により調色を行った際、効率よい波長変換を行うことができ、演色性のみならず発光効率も良好な特性とすることができる。
As described above, the
なお、ＬＥＤパッケージ１１として蛍光体等の波長変換材料を含まない青色、青紫、又は、紫外線ＬＥＤを用いて、外部より着脱可能な波長変換部材１５を有するように発光モジュール１０を構成してもよい。この構成では、波長変換部材１５を装着しない場合には、発光モジュール１０は青色発光装置として機能するが、波長変換材料１６を透光性のある樹脂バインダ２５に青色、緑色、黄色、橙色、赤色等に励起発光する複数の蛍光体２６を所定の混合比で配合した材料構成とすることで、例えば昼光色〜電球色の任意のＪＩＳ照明白色を作り出すことが可能である。さらに、それら配合比を変えた波長変換材料１６を交換して装着することで発光モジュール１０の光の色変換が可能となる。このとき、光源であるＬＥＤパッケージ１１の光は、蛍光体２６の励起に対しては通常励起効率が高くなる方向に作用する青色より短波長の光であるため、色変換効率がよく、したがって発光効率の高い発光モジュール１０を提供することができる。
In addition, you may comprise the
前述したようにＬＥＤパッケージ１１を白色、昼白色、昼光色、又は、それよりやや高色温度の光を発するものとして構成する場合、その発光色はｘｙ色度座標で示されるＪＩＳ照明領域のうち、黒体軌跡よりｙ値が高い領域であるように構成することが望ましい。後述する図１３のｘｙ色度図にて各四角形で囲まれる照明領域のうち黒体軌跡より上部に位置する領域の光色は、その発光成分が同色温度の黒体軌跡よりｙ値が低い光色に対して、発光スペクトル上で比較的青色と赤色の中間成分（緑色〜黄色成分）を多く含み、それは比視感度が高い領域の成分であるため、同じ色温度領域の中でも発光効率が比較的高めの領域である。したがって特にＬＥＤパッケージ１１の光色より低色温度のＪＩＳ照明色を得るような場合、発光効率の低下を少なく抑えるとともに、演色性の高い色光を得ようとする場合にも発光効率を高く維持することができる。さらに後述するような波長変換材料１６に用いる赤色蛍光体は、青色領域以外の青緑色〜黄緑色付近の波長成分にも励起する特性を有するものが少なくなく、その場合、このようなＬＥＤパッケージ１１の発光成分が効率よく蛍光体２６を励起するように作用する。そのため発光効率の高い発光モジュール１０を提供することが可能である。
As described above, when the
また、ＬＥＤパッケージ１１を上記同様に白色、昼白色、昼光色、又は、それよりやや高色温度の光を発するものとして構成する場合、その発光色はｘｙ色度座標で示されるＪＩＳ照明領域のうち、黒体軌跡よりｙ値が低い領域であるように構成してもよい。図１３のｘｙ色度図にて各四角形で囲まれる照明領域のうち黒体軌跡より下部に位置する光色は、上述したｙ値が高い領域に比較して、やや蛍光体による黄色や緑色の発光成分が少なく、ＬＥＤ励起強度の比率がやや高い白色光領域である。したがってＬＥＤパッケージ１１の発光波長分布としては、波長変換材料１６の励起効率を高める短波長成分（ＬＥＤ発光成分）を高い比率で含む。即ち、そもそもＬＥＤ励起波長から赤色波長までの中間の成分比率が高くないこともあり、そのため波長変換材料１６で赤色蛍光体及び青色〜赤色蛍光体の複数蛍光体を用い、広い白色領域の調色を行うことができるとともに、良好な発光効率を維持しつつ演色性を高めることもできる。
Further, when the
また、波長変換部材１５の波長変換材料１６は、少なくとも青色光に励起発光する赤色蛍光体（第１の蛍光体）を含むように構成することが望ましい。具体的には、波長変換材料１６に、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる略白色の光の一部により励起されてピーク波長が６３０〜６７０ｎｍの範囲内にある光を発する第１の蛍光体を混合する。このような構成によりＬＥＤパッケージ１１の短波長励起光を吸収し、演色性面で不足している長波長成分を与えることができ、低色温度に調整できるとともに演色性も改善できる。図１２はそのような構成の発光モジュール１０の発光スペクトルの制御効果の一例を示した図である。長波長発光成分を有する波長変換材料１６の適用により、それがＬＥＤパッケージ１１の短波長光を吸収し長波長成分を発光するためおよそ図１２に示すようにスペクトル形状が移り変わる。
Further, it is desirable that the
波長変換部材１５の波長変換材料１６は、上記の赤色蛍光体以外に少なくとも青色光に励起発光する、青色発光波長ピークと赤色発光波長ピークとの間に発光波長を有する第２の蛍光体を含むように構成してもよい。例えば第２の蛍光体を発光色が青緑色〜橙色の蛍光体とすることで、波長変換材料１６を介しての発光スペクトルにおいて標準比視感度曲線側（Ｖ（λ））の発光成分を強めることができ、低色温度調整とともに発光効率を高く維持することができる。また、元々のＬＥＤパッケージ１１の発光スペクトルで不足している青色領域と黄色領域との中間のスペクトル成分を与えることができ演色性を改善することも可能である。さらに、赤色蛍光体のみを含む波長変換材料１６を用いて白色変換する波長変換部材１５に対して、緑色蛍光体を混入させることで色合いを、例えばｘｙ色度座標上でｙ値の高い方向に修正する効果も有している。図１２のようなスペクトル変化をする波長変換材料１６の装着前後の色度変化をｘｙ色度座標上で示すと、およそ図１３のようにｘ値が大きい方向にシフトすることになる。
The
上記のような効果を与える蛍光材料として例えば、赤色系ではＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、αサイアロン系蛍光体等を挙げることができる。特にＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕは高耐水性で温度消光が小さい等の利点がある。その他、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕや使用温度領域次第ではＣａＳ：Ｅｕ等も適用可能である。これらの蛍光体２６を樹脂バインダ２５と混合させ均一撹拌させ、色むらが出ないような波長変換材料１６として用いる。例えば粒径５μｍ以下で用いることで分散性や混合性のよい波長変換材料１６を形成することができ、一方それより大きめの粒径（１０μｍ程度）で用いれば粒子表面積が大きく励起効率がやや高めの波長変換材料１６を得ることができる。またナノサイズ粒径としても分散性がよくなるため空間的色変換がむらなく良好となる。また、緑色系としてはＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ等、耐候性のよい材料、また、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ等を用いることができる。緑色〜黄色系としては（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ等、その他、αサイアロン系やβサイアロン系蛍光体等を用いることができる。
Examples of the fluorescent material that provides the above-described effects include red, CaAlSiN 3 : Eu, (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu, α-sialon-based phosphors, and the like. Particularly, CaAlSiN 3 : Eu has advantages such as high water resistance and low temperature quenching. Other, Ca 2 Si 5 N 8: Eu, CaSiN 2: Depending Eu and the temperature region of use CaS: Eu or the like is also applicable. These
ここで実際に市販のＬＥＤパッケージ１１に波長変換材料１６を用いた試験結果を示す。図１４は発光モジュール１０に波長変換部材１５を装着した場合の光特性変化の試験結果を示す表である。
Here, the test results using the
図１４において、（１）、（４）、（８）は市販のＬＥＤパッケージ１１のみを用いた場合（波長変換部材１５を装着しない場合）の試験結果である。（１）、（８）はそれぞれ日亜化学工業製ＮＳ６Ｗ０８３ＢＴの昼白色発光効率重視タイプ、同じく昼白色演色性重視タイプを用いた場合である。これらはほぼ同じ色温度であるが、その発光タイプが異なる。また、（４）は日亜化学工業製ＮＳ６Ｗ０８３ＢＴの昼光色発光効率重視タイプを用いた場合であり、これは（１）や（８）のものより高色温度の昼光色ＬＥＤである。波長変換材料１６は厚さ２００μｍ程度のシリコーンゴムに蛍光材料を混入しシート状に形成したものである。例えば図１４中、（２）の（１）＋赤ｗｔ２％は、（１）のＬＥＤパッケージ１１を搭載した発光モジュール１０に、シリコーンシート中に重量混合比で２％の赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ピーク波長６３０〜６７０ｎｍ、半値幅約８０ｎｍ、粒径７μｍ程度、図２４（ａ）に示す励起スペクトルをもつ）を混合した波長変換材料１６を装着したことを表している。また、（７）の（４）＋赤ｗｔ２％＋緑ｗｔ４％は、（４）のＬＥＤパッケージ１１を搭載した発光モジュール１０に、シリコーンシート中に重量混合比で２％の赤色蛍光体に加えて緑色蛍光体（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ピーク波長５３０ｎｍ、半値幅約６０ｎｍ、粒径１０μｍ程度、図２４（ｂ）にＳ１として示す励起スペクトルをもつ）を重量混合比で４％混合した波長変換材料１６を装着したことを表している。
In FIG. 14, (1), (4), and (8) are test results when only the commercially
図１５は（１）〜（３）における発光モジュール１０の相対発光スペクトルを示す図である。図１６は（５）及び（７）における発光モジュール１０の相対発光スペクトルを示す図である。図１７は（１）〜（７）における発光モジュール１０の色度点を示すｘｙ色度図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relative emission spectrum of the
図１５から、赤色蛍光体の比率を高めた場合、短波長成分が吸収され、長波長成分がより発光することがわかる。このように、赤色蛍光体比率を高めるにしたがって長波長成分の大きい低色温度光を生成することができる。図１４に示したように、試験では、色温度が（１）で５４００Ｋ（ケルビン）、（２）で４３００Ｋ、（３）で３１００Ｋとなった。またそのときの相対発光効率Ｅ、平均演色評価数Ｒａ（Ｒａ＝１００のとき太陽光（自然光）による物の見え方と同じ）がそれぞれ（Ｅ，Ｒａ）＝（１．０，７０）、（０．８６，７７）、（０．７０，８０）となった。このように発光効率は低めにシフトするものの演色性は高い方向に変化した。 FIG. 15 shows that when the ratio of the red phosphor is increased, the short wavelength component is absorbed and the long wavelength component emits more light. Thus, low color temperature light having a long wavelength component can be generated as the red phosphor ratio is increased. As shown in FIG. 14, in the test, the color temperature was 5400K (Kelvin) in (1), 4300K in (2), and 3100K in (3). Further, the relative luminous efficiency E and the average color rendering index Ra (when Ra = 100, the same as the appearance of the object by sunlight (natural light)) are (E, Ra) = (1.0, 70), ( 0.86, 77) and (0.70, 80). Thus, although the luminous efficiency shifted slightly, the color rendering performance changed in the higher direction.
一方、約５０００Ｋの２タイプの昼白色ＬＥＤの特性は発光効率重視タイプのみの（１）で（Ｅ，Ｒａ）＝（１．０，７０）、演色性重視タイプのみの（８）で（０．６９，９２）であった。現時点ではこの同じＬＥＤシリーズでこの両者の演色数の中間に位置するような製品ラインナップが存在せず、このようなことは他メーカのものにおいても珍しくない。そこで、そのような中間的な光を作り出す目的で昼光色ＬＥＤに前述した薄手の波長変換材料１６を被覆し特性を測定した。その結果が（５）であり（０．８０，８１）となり、目的とした光色を得ることができた。
On the other hand, the characteristics of two types of daylight white LEDs of about 5000K are (1) for the luminous efficiency-oriented type only (E, Ra) = (1.0, 70) and (8) for the color rendering-oriented type only (0) 69, 92). At present, there is no product lineup that is located in the middle of the color rendering numbers of the same LED series, and this is not uncommon among other manufacturers. Therefore, for the purpose of producing such intermediate light, the daylight color LED was covered with the above-described thin
さらに（５）では図１７のように色度がやや昼白色領域（Ｎ）の下限にきている。そこでさらに内側領域に制御することを目的として緑蛍光体を加えた（７）では（０．７９，７６）となり、やはり（１）と（８）の中間に位置し、発光色は黒体軌跡より上側領域に制御された。この際の発光スペクトルの違いは図１６のようになった。これは、緑色成分を加えたことで長波長の発光成分比率がやや減少し、その代わりに中間波長成分が増加することを示している。 Further, in (5), as shown in FIG. 17, the chromaticity is slightly below the lower limit of the daylight white area (N). Therefore, in the case of adding the green phosphor for the purpose of further controlling the inner region (7), it becomes (0.79, 76), which is also located between (1) and (8), and the emission color is the black body locus. Controlled to the upper region. The difference in emission spectrum at this time is as shown in FIG. This indicates that the addition of the green component slightly decreases the ratio of the long-wavelength light-emitting component, and instead increases the intermediate wavelength component.
以上のように目的とする色温度より高色温度のＬＥＤを用い波長変換材料１６で被覆することにより、発光効率重視型に対しては演色性改善を、また演色性重視型に対しては発光効率を高い水準に維持することができ、現行ＬＥＤメーカのパッケージラインナップにない中間光特性をもつ白色光を得ることもできる。そしてそのような波長変換材料１６を用いない場合は光源のＬＥＤ光色による白色発光（ここでは昼白色又は昼光色）となり、そのままで一般的な照明装置として活用できる利点がある。
As described above, an LED having a color temperature higher than the target color temperature is used and coated with the
第２の蛍光体の一例として、緑領域でも比較的短波長側にピーク波長がある緑色蛍光体を混合した例を示したが、第２の蛍光体としては、ＬＥＤパッケージ１１が発する光の一部により励起されて、さらにピーク発光波長の短い青緑色光（例えば図１５、図１６の４７０〜５２０ｎｍの波長領域の少なくとも一部の光）を発するものを用いてもよい。具体的には、波長変換材料１６に、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる略白色の光の一部により励起されてピーク波長が４７０〜５２０ｎｍの範囲内の光を発する第２の蛍光体を混合する。これにより、ＬＥＤパッケージ１１のＬＥＤのピーク波長を含む４７０ｎｍ以下の波長領域とＬＥＤパッケージ１１の蛍光体のピーク波長を含む５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域との間の領域（ＬＥＤパッケージ１１が発する光の発光スペクトルにおいて谷間を形成する波長領域）で不足する発光スペクトル成分を補うことができる。この場合、第２の蛍光体は、当該谷間の領域で発光スペクトル成分が最も少ない波長を含む領域の光を発するものであることが望ましい。したがって、第２の蛍光体は、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる略白色の光の一部により励起されて、ＬＥＤパッケージ１１のＬＥＤから発せられる光のピーク波長より長波長かつＬＥＤパッケージ１１の蛍光体から発せられる光のピーク波長より短波長の波長領域（谷間の領域）内でＬＥＤパッケージ１１から発せられる略白色の光の発光強度が最小となる波長を含む一定の波長領域の光を発するものであることが望ましい。即ち、第２の蛍光体は、ＬＥＤパッケージ１１が発する光の発光スペクトルにおいて、およそ谷間を形成する波長領域の中心部付近より短波長の波長成分を吸収して、青緑色波長成分に変換するものが好適である。このような蛍光体を波長変換材料１６に混合することにより、ＬＥＤパッケージ１１の発光量が少ない波長領域にて発光量を相対的に補うことができ、光の演色性の改善効果を一層高めることができる。
As an example of the second phosphor, an example in which a green phosphor having a peak wavelength on the relatively short wavelength side in the green region is mixed is shown. However, as the second phosphor, one of light emitted from the
ＬＥＤ発光成分のうち、特に短波長成分は波長変換部材１５中の蛍光体により吸収される（これにより蛍光体が発光する）ため、ＬＥＤパッケージ１１自体の発光色は赤みを帯びるように（長波長成分の比率が高まるように）色シフトする（シフト後の色が発光モジュール１０の発光色となる）。そのため、波長変換材料１６に蛍光体を投入（混合）する際には、当該色シフトの方向性と目標変換色度点によって蛍光体の種類や量を調整することになる。
Among the LED emission components, particularly the short wavelength component is absorbed by the phosphor in the wavelength conversion member 15 (the phosphor emits light), so that the emission color of the
例えば、赤色蛍光体（第１の蛍光体）に、組成がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで、ピーク波長約６３０〜６７０ｎｍ、半値幅約８０ｎｍ、ｘｙ色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．６４０，０．３６０）〜（０．６９０，０．３１０）のような材料を用いるとする。この場合、第２の蛍光体として、組成が（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで、ピーク波長約５０７ｎｍ、半値幅約６０ｎｍ、ｘｙ色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．１７５，０．５６１）程度の発光スペクトルを有するもの（図２４（ｂ）にＳ１として示すような励起スペクトルをもつ）、あるいは、組成がＢａＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕで、ピーク波長約５００ｎｍ、半値幅約４０ｎｍ、ｘｙ色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．１００，０．５０８）程度の発光スペクトルを有するもの（図２４（ｂ）にＳ２として示すような励起スペクトルをもつ）等を用いることができる。その他、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等、略青緑色の光を発するものを用いることもできる。
For example, a red phosphor (first phosphor) has a composition of CaAlSiN 3 : Eu, a peak wavelength of about 630 to 670 nm, a half width of about 80 nm, and an xy chromaticity coordinate (x, y) = (0.640, 0 .360) to (0.690, 0.310). In this case, as the second phosphor, the composition is (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, the peak wavelength is about 507 nm, the half width is about 60 nm, and the xy chromaticity coordinates (x, y) = (0.175). , 0.561) emission spectrum (having an excitation spectrum as shown in FIG. 24B as S1), or the composition is BaSi 2 (O, Cl) 2 N 2 : Eu and the peak wavelength. One having an emission spectrum of about 500 nm, a half-value width of about 40 nm, and an xy chromaticity coordinate (x, y) = (0.100, 0.508) (the excitation spectrum shown as S2 in FIG. 24B) ) Etc. can be used. Other, Ca 8 MgSi 4 O 16 C l2: Eu,
なお、図２４（ａ）に励起特性（励起される波長成分及び励起量）を示した赤色蛍光体も、図２４（ｂ）に励起特性を示した緑色蛍光体も可視光波長領域に励起成分を有する。例えばＬＥＤパッケージ１１が白色発光するもの（代表的構成は、前述したように青色ＬＥＤチップと黄色系蛍光体との組み合わせ）であれば、それら蛍光体の発光エネルギーとして白色発光のうち略青色〜緑色領域の可視光エネルギーが使われる。したがって、波長変換部材１５をそのようなＬＥＤパッケージ１１に対して用いた場合に考えられるＬＥＤパッケージ１１自体の発光色の色シフト分に配慮して、波長変換材料１６の調色設計（複数蛍光体の配合比決定等）を行う。
Note that the red phosphor having the excitation characteristics (excitation wavelength component and excitation amount) shown in FIG. 24A and the green phosphor having the excitation characteristics shown in FIG. 24B are excited components in the visible light wavelength region. Have For example, if the
本実施の形態では、さらに、波長変換材料１６内に第１の蛍光体及び第２の蛍光体とは異なる励起特性を有する第３の蛍光体を混合してもよい。つまり、波長変換材料１６に、さらに、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる略白色の光の一部により励起されて、ピーク波長が波長変換材料１６に含まれる他の蛍光体と異なる光を発する第３の蛍光体を混合してよい。このとき、１種類のみの第３の蛍光体を混合してもよいし、複数種類の第３の蛍光体を混合してもよい。
In the present embodiment, a third phosphor having excitation characteristics different from those of the first phosphor and the second phosphor may be further mixed in the
例えば図１４の（１）のような発光効率重視タイプ（低演色）のＬＥＤパッケージ１１（発光スペクトルは図１５に示している）では、演色性よりも発光効率を重視しているため、演色性重視タイプのＬＥＤパッケージ１１に比較して約５６０ｎｍを中心に視感効率の高い５２０〜６００ｎｍ程度の領域の波長成分を多く含んでいる。一方、例えば図１４の（８）のような演色性重視タイプのＬＥＤパッケージ１１（発光スペクトルは図示していない）や、図１４の（３）のような、波長変換部材１５を適用した演色性の良好な発光モジュール１０（発光スペクトルは図１５に示している）では、上記領域の波長成分が少ない。よって、上記領域にて高い吸収（励起）特性を有する材料を混合させることで、波長変換材料１６により変換される光の演色改善効果を高めることができる。そのような材料として、黄色成分を多く吸収する青色着色顔料を適用することも考えられるが、この場合は純粋に光吸収材料として機能するため、波長変換材料１６の色変換効率が大きく低下してしまう。一方、波長変換機能を有する第３の蛍光体を使用すれば、波長変換材料１６の色変換効率を維持しつつ、上記のような演色改善効果を得ることができる。具体的には、波長変換材料１６に、相対励起強度が最も強い波長が標準比視感度曲線Ｖ（λ）のピーク付近であり（５２０〜６００ｎｍの範囲内）、ピーク波長が標準比視感度曲線Ｖ（λ）のピーク波長以上かつ第１の蛍光体のピーク波長以下（６３０ｎｍ以下）の光を発する第３の蛍光体を混合すればよい。
For example, in the LED package 11 (emission spectrum is shown in FIG. 15) of the light emission efficiency-oriented type (low color rendering) as shown in FIG. 14 (1), the light emission efficiency is more important than the color rendering properties. Compared with the
例えば、第３の蛍光体として、図２４（ｃ）に示すように、上記領域にて高い吸収特性をもつシリケート蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕであって、前述した第２の蛍光体の例とはＳｒ，Ｃａ，Ｂａの配合比が異なり、橙色に発光するようなものを用いることができる。そのような蛍光体としては、例えばピーク波長６００ｎｍ、色度（０．５７６，０．４１７）、半値幅８０ｎｍのものや、ピーク波長６１０ｎｍ、色度（０．５９９，０．３９６）、半値幅８０ｎｍのもの等を用いることができる。このように、第３の蛍光体は、標準比視感度曲線Ｖ（λ）のピークに強い励起帯を有する。 For example, as the third phosphor, as shown in FIG. 24C, a silicate phosphor (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu having high absorption characteristics in the above region, Different from the example of the phosphor of 2, the compounding ratio of Sr, Ca and Ba is different, and those which emit orange light can be used. As such phosphors, for example, those having a peak wavelength of 600 nm, chromaticity (0.576, 0.417) and a half-value width of 80 nm, a peak wavelength of 610 nm, chromaticity (0.599, 0.396), and a half-value width The thing of 80 nm etc. can be used. As described above, the third phosphor has a strong excitation band at the peak of the standard relative luminous sensitivity curve V (λ).
上記のように、第３の蛍光体は、例えば略橙色の光を発する。このとき、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる光に対する、赤色蛍光体（第１の蛍光体）による吸収分を反映した分光特性（色変化の軌跡）と、同じく第２の蛍光体及び第３の蛍光体による吸収分を反映した分光特性（色変化の軌跡）とを考慮し、前述したように、例えば青緑〜緑色に発光する第２の蛍光体を選定する。
As described above, the third phosphor emits substantially orange light, for example. At this time, spectral characteristics (color change trajectory) reflecting the absorption by the red phosphor (first phosphor) with respect to the light emitted from the
上記のような構成を採用することで、特に演色性のよくない白色ＬＥＤに対しては低演色性の要因である蛍光体発光領域のピーク部分を吸収することができる。波長変換部材１５による変換後の光色は、波長変換部材１５に含まれる蛍光体により青色〜黄色強度が抑えられた白色（ＬＥＤパッケージ１１の発光色）、赤色（第１の蛍光体の発光色）、橙色（第３の蛍光体の発光色）、さらには目標色度に応じて青緑〜緑色（第２の蛍光体の発光色）の光色成分を重ねたものとなる。したがって、本実施の形態によれば、ＬＥＤ単体のスペクトル形状に対して、全波長域で比較的起伏の少ない発光スペクトル形状を示す光を得ることができる。本実施の形態では、ＪＩＳ照明白色領域内の狭色温度幅での光色変換を含む調色と、さらには演色性の改善を実現することができる。
By adopting the configuration as described above, it is possible to absorb the peak portion of the phosphor light emitting region, which is a factor of low color rendering properties, particularly for white LEDs having poor color rendering properties. The light colors after the conversion by the
なお、第３の蛍光体はあまり色味をもたないほうが調色には有利であり、特に、目標色温度の色変化幅がかなり小さく演色改善を重視するような場合には、色の濃さが調色の妨げになるため励起効率は低いものでも構わない。 Note that it is advantageous for toning that the third phosphor does not have much color, especially when the color change width of the target color temperature is considerably small and importance is placed on color rendering improvement. Therefore, the excitation efficiency may be low.
また、前述したように、波長変換部材１５の波長変換材料１６は、蛍光体２６の粒径と同等粒径の例えば酸化チタン、シリカビーズ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウムのような光拡散フィラー２７を含むように構成してもよい。この構成においては波長変換材料１６内部での光散乱効率を高めることができ、波長変換材料１６内部での光の広がりを助長して色むらの低減、また、発光効率の向上につなげることができる。
Further, as described above, the
以上のように、本実施の形態では、高色温度の白色のＬＥＤパッケージ１１を用いた発光モジュール１０が、その白色光に励起発光する波長変換部材１５を備え、さらに波長変換部材１５を交換可能な構成とすることで、発光効率、演色性がともに良好な主にＬＥＤパッケージ１１の発光色温度より低色温度の発光光色を、ＬＥＤパッケージ１１自体を交換することなく容易に実現する発光モジュール１０を提供することができる。また変換光色をＪＩＳ照明白色領域（昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色）とすることで、発光モジュール１０を照明色指定がなされるような空間において汎用の照明器具３３に用いて、さらに上述したような波長変換材料１６の構成により演色性を高めた良質の照明器具３３を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
ここで、ＬＥＤパッケージ１１を青色光とする構成でも波長変換部材１５を交換可能とした発光モジュール１０として十分な機能をもつものが提供できる。この場合、複数の蛍光体２６を用いて波長変換材料１６を構成することで白色変換を可能とすることができる。例えば青色光に励起発光する緑色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体等を用いて構成する。しかしながらこの構成の場合、波長変換材料１６を適用しない場合は、これまで説明した白色ＬＥＤを用いた場合とは異なり、白色ではなく青色の光を発する装置となるため、波長変換材料を適用しない場合には、白色ＬＥＤを用いた場合のほうが一般照明用光源に適している。また蛍光シートに含まれる蛍光体種類が少ないほど、光色の均一性や部品管理の点で有利であるため、白色ＬＥＤを用いたほうがよい場合がある。
Here, even with the configuration in which the
以上説明した発光モジュール１０は、光束に関係なくライン、グリッド、ベース照明用、及び、ダウンライト、スポットライト等の一般照明用器具、舞台、美術館、医療向け等の特殊照明装置、ショーケースや冷蔵庫等への機器組み込み用の照明装置、その他、街路灯、エクステリア灯、サイン灯、外壁灯、表示用バックライト等にも幅広く利用することができる。
The
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール１０（発光装置）は、青色（４３０〜４８０ｎｍのピーク波長をもつ光）、青紫色（３６０〜４４０ｎｍのピーク波長をもつ光）、又は、青緑色（４７０〜５２０ｎｍのピーク波長をもつ光）の発光色を有するＬＥＤチップ１９と、その光に励起して異なる光色に変換する蛍光体２６とを含む概ね白色を呈するＬＥＤパッケージ１１を備えるとともに、当該ＬＥＤパッケージ１１の発光成分に励起発光する波長変換部材１５を着脱可能としたものであり、波長変換部材１５は少なくとも全ＬＥＤパッケージ１１の発光表面を覆うように波長変換材料１６を備えた一体化部材であることを特徴とする。あるいは、発光モジュール１０は、複数のＬＥＤパッケージ１１の発光表面を覆うように波長変換材料１６を備えた一体化部材を単数又は複数用いたことを特徴とする。
As described above, the light emitting module 10 (light emitting device) according to the present embodiment is blue (light having a peak wavelength of 430 to 480 nm), blue purple (light having a peak wavelength of 360 to 440 nm), or An
ＬＥＤパッケージ１１の発光色はＪＩＳ照明領域の白色、昼白色、昼光色のいずれかであることを特徴とする。あるいは、ＬＥＤパッケージ１１の発光色はＪＩＳ照明領域の昼光色より高色温度であることを特徴とする。また、ＬＥＤパッケージ１１の発光色はｘｙ色度座標で示されるＪＩＳ照明領域のうち、黒体軌跡よりｙ値が高い領域であることを特徴とする。なお、図１７において、条件（３）、（６）も同様にして緑色蛍光体を加えることにより温白色領域（ＷＷ）内の色度に調色することができる。
The light emission color of the
本実施の形態の変形例に係る発光モジュール１０は、蛍光体２６を含まず青色、青紫色、又は、紫外線の光を発するＬＥＤパッケージ１１を備えるとともに、当該ＬＥＤパッケージ１１の発光成分に励起発光する波長変換部材１５を着脱可能としたものであり、波長変換部材１５は少なくとも全ＬＥＤパッケージ１１の発光表面を覆うように波長変換材料１６を備えた一体化部材であることを特徴とする。あるいは、発光モジュール１０は、複数のＬＥＤパッケージ１１の発光表面を覆うように波長変換材料１６を備えた一体化部材を単数又は複数用いたことを特徴とする。
The
ＬＥＤパッケージ１１はその上部発光面がおよそ平坦であることを特徴とする。
The
発光モジュール１０はＬＥＤパッケージ１１の配光制御を可能とするリフレクタ１３を、単数又は複数個のＬＥＤパッケージ１１周囲に有しており、波長変換部材１５の波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１発光面上部近傍に、少なくともＬＥＤパッケージ１１発光面と同じ領域を覆うように、当該波長変換部材１５を装着可能としたことを特徴とする。
The
波長変換材料１６の屈折率は、ＬＥＤパッケージ１１の表面を被覆する封止樹脂あるいはレンズ等の光学材料の屈折率に比較して同等以上であり、かつ、波長変換材料１６がＬＥＤパッケージ１１の表面材料に接するように、波長変換部材１５を装着可能としたことを特徴とする。
The refractive index of the
波長変換部材１５は波長変換材料１６が共通の支持具１７（支持体）に設けられた構造であることを特徴とする。また、波長変換部材１５の支持具１７は、リフレクタ１３形状の下側開口形状に概ね等しい開口形状を有し、その開口部２３内側に波長変換材料１６を備えた構成であることを特徴とする。また、波長変換部材１５の支持具１７の少なくとも内側反射条件はリフレクタ１３反射条件に概ね等しいことを特徴とする。
The
発光モジュール１０は波長変換機能を必要としない場合には、波長変換部材１５の装着位置に波長変換機能を持たない支持体、あるいは、波長変換機能を持たない透光性板を装着することを特徴とする。
When the
波長変換部材１５の波長変換材料１６は、少なくともＬＥＤパッケージ１１に励起する赤色蛍光体（顔料）を含むことを特徴とする。また、波長変換部材１５の波長変換材料１６は、赤色蛍光体以外に少なくともＬＥＤパッケージ１１の発光光に励起する、青色発光波長ピークと赤色発光波長ピークとの間に発光波長を有する第２の蛍光体を含むことを特徴とする。また、波長変換部材１５の波長変換材料１６は、蛍光体２６の粒径と同程度の光拡散フィラー２７を含むことを特徴とする。また、波長変換材料１６は軟質性あるいはゴム状のシリコーン樹脂に、蛍光体２６を混合して得られるシート状材料であることを特徴とする。
The
発光モジュール１０の発光面側にルーバー３６を備え、その表面にＬＥＤパッケージ１１の発光光に励起する波長変換材料を備えたことを特徴とする。
A
発光モジュール１０の発光色がＪＩＳ照明領域内の光色であることを特徴とする。
The light emission color of the
上記のような特徴により、本実施の形態では、通常白色発光するＬＥＤ光源を用い、装置外部から着脱可能な調色部材を用いて、演色性と発光効率とを良好に保ち容易に調色することができる色温度可変発光装置を得ることができる。特に、本実施の形態に係る装置では青色ＬＥＤと黄色系蛍光体とから構成される、単一種で発光効率重視型（トレードオフで演色性は低め）の昼白色や昼光色、あるいは、それよりやや高色温度の概ね白色のＬＥＤを利用し、主にその演色性を改善する調色部材を用いて、ＬＥＤ光源の相関色温度より低色温度、高演色で良好な発光効率をもつ調光可能な発光装置を得ることできる。 Due to the features as described above, the present embodiment uses an LED light source that normally emits white light, and uses a color-adjusting member that is removable from the outside of the apparatus, and easily performs color matching while maintaining good color rendering and luminous efficiency. Thus, a variable color temperature light emitting device can be obtained. In particular, in the device according to the present embodiment, a single type of light emitting efficiency-oriented type (trade-off and lower color rendering properties) composed of a blue LED and a yellow phosphor, or a little more than that. Using a white LED with a high color temperature and a color-adjusting member that mainly improves its color rendering, it can control light with a lower color temperature and higher color rendering than the correlated color temperature of the LED light source. A light-emitting device can be obtained.
さらに調色部材を用いない場合には、ＬＥＤからの光を白色照明光として使うことの可能な発光装置を得ることができる。また、予め配光制御機能を備えた発光装置において、その配光機能を損なうことなく調色部材の交換により容易に調色を行う装置を得ることもできる。また調色材料の配置位置を外観的にＬＥＤ光源の直上部に限定するような構成とすることで、装置表面カバー等全面が色付きすることがなく、外観的な色合いの変化をＬＥＤ光源直上部のみとすることができる。 Furthermore, when a toning member is not used, a light emitting device capable of using light from the LED as white illumination light can be obtained. In addition, in a light-emitting device that has a light distribution control function in advance, it is possible to obtain a device that performs color matching easily by replacing the color-adjusting member without impairing the light distribution function. In addition, the arrangement position of the toning material is limited to the upper part of the LED light source in appearance, so that the entire surface of the device surface cover and the like is not colored, and the change in appearance color is directly above the LED light source. Can only be.
このように、本実施の形態によれば、波長変換部材１５の励起に有効な短波長光を多く含む白色ＬＥＤを用いるため、波長変換部材１５において効率よく波長変換が可能となり発光効率の高い演色性改善発光装置を得ることができ、波長変換材料１６の構成により光源白色ＬＥＤより低色温度側の様々な照明光色を容易に作り出すことが可能となる。さらに光源部に白色ＬＥＤを用いるため波長変換部材１５を用いない場合にも照明用光源として機能するという効果を有している。また、電気的なＬＥＤ調光制御を必要とせず、そのため高価格要因となる混色用調光電源を用いることのない低コストの調色発光装置を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the white LED containing a lot of short wavelength light effective for exciting the
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
実施の形態１では、主にシート状の波長変換材料１６を用い波長変換部材１５を構成するようにしたが、本実施の形態では、表面カバー１４に波長変換部材１５を形成するような構成を採用する。この場合、発光モジュール１０の表面位置で波長変換部材１５を着脱可能となるためその部材交換性のよい装置を提供することができる。さらに波長変換材料１６の面積を広くとれることで、ＬＥＤパッケージ１１とリフレクタ１３、さらに波長変換部材１５を装着した表面カバー１４で囲まれる空間で、波長変換されず反射を繰り返すＬＥＤパッケージ１１からの発光光が波長変換部材１５に入射する機会が増えるため、目標とする光色へ効率よく色変換することのできる、即ち、発光効率の良好な発光モジュール１０を提供することができる。そのため例えばこの波長変換領域が広い点を活かし、未だ安価とはいえない蛍光体の使用量を抑えつつ波長変換むらが出ないように、例えば濃度を薄くしながらも均一の蛍光体密度で波長変換材料１６を構成するようなことも可能となる。
In the first embodiment, the
図１８は本実施の形態に係る発光モジュール１０の断面図である。図１９（ａ）は図１８のＢ−Ｂ断面図である。図１９（ｂ）及び（ｃ）は本実施の形態の変形例における、図１９（ａ）に対応する断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the
図１８及び図１９（ａ）において、発光モジュール１０は、ＬＥＤパッケージ１１とリフレクタ１３の間ではなく、リフレクタ１３の上に、発光モジュール１０に対して着脱可能な波長変換部材１５を備えている。波長変換部材１５は、透光性材料４１の背面に波長変換材料１６を具備する。波長変換部材１５は、図１に示した表面カバー１４と同様に、発光モジュール１０の表面を保護しつつ波長変換機能を果たす。例えば、波長変換材料１６として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーンシートは図１９（ａ）に示すように粘性を利用して表面板である透光性材料４１に貼り付けた状態、又は、薄い接着層を介して透光性材料４１に装着した状態とする。波長変換部材１５は、発光モジュール１０の表面側から取り付けられる。
18 and 19A, the
図１９（ｂ）の例では、波長変換部材１５は、波長変換材料１６を２枚の透光性材料４１で挟みこむように構成されている。このような構成とすることにより、異なる調色効果をもつ波長変換部材１５の着脱により発光モジュール１０の発光色を変更する場合等に、波長変換部材１５の裏表を保護することができる。例えば、波長変換材料１６として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーンシートは図１９（ｂ）に示すように２枚の板状の透光性材料４１で挟みこみ、それらを固定機構（引っ掛けやネジ止め等）により固定する。波長変換部材１５は、発光モジュール１０の表面側から取り付けられる。なお、この例では、透光性材料４１を２層、その間に波長変換材料１６を１層設けて波長変換部材１５を構成しているが、透光性材料４１を３層以上設けてもよいし、波長変換材料１６を２層以上設けてもよい。このとき、異なる層の透光性材料４１あるいは波長変換材料１６の材質や特性は同じものであってもよいし、異なるものであってもよく、任意の組み合わせが可能である。
In the example of FIG. 19B, the
図１９（ｃ）の例では、波長変換部材１５は、リフレクタ１３の上方に設けられた取り付け溝にスライド挿入して発光モジュール１０に取り付けられる。例えば、波長変換材料１６として予め作成した柔軟性のある蛍光体混入シリコーンシートを装着した構成にする場合は、シリコーン自体、柔軟性以外に高透過性や耐光性を有しており、さらに数百μｍ程度の薄膜（シート）として形成することができ膜内での光損失も少ない高効率を維持した波長変換を可能とすることができる。また後述するように光拡散性向上等のため表面に微細凹凸テクスチャを付加することもできる。
In the example of FIG. 19C, the
また、波長変換材料１６はアクリル系、シリコーン系、ポリカーボネート、ＰＥＴやＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）等の樹脂に蛍光顔料を混合したものを、表面カバー基材に印刷や塗布又は噴霧し、必要に応じ熱制御や紫外線照射により定着化あるいは固着化させた構成としてもよい。ここで表面カバー基材はアクリル、ポリカーボネート、ＰＥＴ等の透明樹脂やガラス等（透光性を有する透光材料）で構成し、ＬＥＤパッケージ１１の配置に応じて、蛍光顔料を含む樹脂の塗装膜厚を変化させるのが望ましい。例えば、ＬＥＤパッケージ１１の発光面に対向する領域では薄く（顔料比率を低く）し、隣り合うＬＥＤパッケージ１１の間に相当する領域では厚く（顔料比率を高く）する。あるいは、ＬＥＤパッケージ１１の発光面に対向する領域では塗装面積密度を小さくし、隣り合うＬＥＤパッケージ１１の間に相当する領域では大きくする。このようにして、混色性改善や表面発光色の均一化を図りながら目的の調色機構を実現することができる。ここで、特に印刷の場合は、ベタ塗り（平坦塗り）パターンを１回あるいは数回重ねるスクリーン印刷（シルク印刷又はシルクスクリーン印刷）を用いることで、波長変換材料１６の薄い層を比較的均一の厚みで形成することができ、例えば所望の波長変換特性に合わせて必要な回数重ね印刷するようにしてもよい。この場合、波長変換材料１６は、板状の透光材料の片側又は両側表面に、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる光により励起されて異なる光を発する蛍光体を含むスラリーをスクリーン印刷して成形される。また、微小ドットのスクリーン印刷等を用いてもよく、ドット径やその配置パターンを制御して、例えばＬＥＤパッケージ１１の位置に応じて波長変換強度を調整する目的で空間的印刷密度を変えるようにしてもよい。
Further, the
上記のように、本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ１１に対応する位置に配設されたリフレクタ１３が、ＬＥＤパッケージ１１から発せられる第１の光を所定の方向に反射して出力する。リフレクタ１３は、反射した第１の光を出力するための開口部を下側に有している。波長変換部材１５は、リフレクタ１３の開口部を覆うように取り付けられ、リフレクタ１３の開口部から出力された第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光（波長変換光）を発する。
As described above, in the present embodiment, the
図２０（ａ）は本実施の形態の変形例における発光モジュール１０の断面図、図２０（ｂ）は波長変換部材１５の構成例を示す断面図である。
20A is a cross-sectional view of the
図２０（ａ）の例では、蛍光体２６を混入した樹脂やガラス等の透光性材料からなる波長変換部材１５を表面配置する構成を採用している。この構成では波長変換部材１５を板材として一体成型することで、波長変換材料１６が剥離するようなことはなく、また、装着方法によっては、その支持体が不要となる、即ち、波長変換部材１５を単一部品として用意できるため、取扱い易い交換部材とすることができる。図２０（ｂ）の例では、波長変換部材１５（あるいは波長変換材料１６）を、例えば基材を樹脂材料として蛍光体２６や光拡散フィラー２７を混入させ硬化し板状に形成する。基材は例えばアクリル、エポキシ、ポリカーボネート、硬質シリコーン材料等として樹脂硬化条件に従って成形する。このとき、表面に例えば拡散性、指向性等をもち、光線方向制御機能をもつ微細構造（光制御部４２）を形成するように構成してもよい。以上のような構成により波長変換部材１５を板材として一体成型することで、波長変換材料１６が剥離するようなことはなく、また光制御機能も有する取扱いやすい交換部材とすることができる。なお、このよう表面微細構造はこれまで説明した他の波長変換部材１５の構成例において、波長変換材料１６の表面、あるいは、それを設ける基材側に付加するような構成としてもよく、この場合も上記の光線方向制御（配光制御）機能を実現することができる。
In the example of FIG. 20A, a configuration is adopted in which the
図２１（ａ）は図２０のＥ−Ｅ断面図である。図２１（ｂ）及び（ｃ）はその変形例における、図２１（ａ）に対応する断面図である。 FIG. 21A is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. FIGS. 21B and 21C are cross-sectional views corresponding to FIG.
図２１（ａ）の例では、発光モジュール１０は、リフレクタ１３の上に、上記のように蛍光体２６を混入した樹脂やガラス等の透光性材料からなる波長変換部材１５を備えている。波長変換部材１５は、発光モジュール１０の表面側から取り付けられる。図２１（ｂ）の例では、図２１（ａ）の例におけるリフレクタ１３の内側面に波長変換材料４３（波長変換部）を備えた構成としている。図２１（ａ）のような構成ではＬＥＤ発光光のうち波長変換しきれなかった光がリフレクタ１３と波長変換部材１５で囲まれた領域の表面で反射を繰り返すことになる。そこで図２１（ｂ）のようにリフレクタ１３の内側面にも波長変換部材１５に用いられている波長変換材料１６と同様の蛍光体２６を含む波長変換材料４３を、例えば塗布する等して付加することでその領域でも波長変換可能となる。これにより、色変換効率のよい発光モジュール１０を提供することができる。またこの場合、ＬＥＤパッケージ１１直上や表面カバーに波長変換材料１６をもたなくても、直接ＬＥＤパッケージ１１からリフレクタ１３に向けて照射された光、及び、表面カバーで反射された光がリフレクタ１３の内側面を照射することで色変換効果を有する発光モジュール１０を提供することができる。またＬＥＤパッケージ１１が例えばサイドエミット配光（垂直方向より側方への発光強度が強いもの）を有するものであれば、リフレクタ１３を広く照射可能とするため効率よい色変換を実現できる。
In the example of FIG. 21A, the
以上説明した異なる形態の波長変換部材１５において、交換時の表面保護や装着後の信頼性（寿命や環境要因による劣化）等を考慮して、部材表面に耐触性、耐候性、耐光性、耐熱性等のある材料を印刷やラミネート形成等により保護膜として形成するようにしてもよい。このような構成とすることで波長変換部材１５の交換時にその表面に触れても波長変換材料１６に傷をつけたり、剥離を起こさせたりして、部分的にその機能を失わせるようなことがなく、また装着後の発光モジュール１０内の環境条件に対して材料劣化の少ない寿命の長い部材とすることができる。
In the
以上説明したように、本実施の形態では、波長変換部材１５を表面カバーとして装着するが、波長変換部材１５の着脱位置はこれに限定するものではなく、例えばＬＥＤパッケージ１１の直上とリフレクタ１３の上側開口部との中間位置付近に装着するようなものとしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール１０（発光装置）は、ＬＥＤパッケージ１１の配光制御を可能とするリフレクタ１３を有しており、波長変換部材１５はリフレクタ１３上部にリフレクタ１３開口部を覆うように装着可能であることを特徴とする。
As described above, the light emitting module 10 (light emitting device) according to the present embodiment has the
波長変換部材１５は樹脂やガラス等の透光性材料に、蛍光体２６を混入させた透光性の板材料であることを特徴とする。あるいは、波長変換部材１５は透光性板材料の前面あるいは背面のうち少なくとも片側に、蛍光体２６を含む波長変換材料１６を設けたことを特徴とする。あるいは、波長変換部材１５は２枚の透光性板材料で、蛍光体２６を含む波長変換材料１６を挟み込む構成としたこと特徴とする。あるいは、波長変換部材１５は透光性板材料に、蛍光体２６を混合したものを塗布又は噴霧した構成とすることを特徴とする。
The
波長変換部材１５あるいは波長変換材料１６の表面に、光線方向を変化させる微細凹凸構造を有することを特徴とする。また、波長変換部材１５の波長変換材料１６表面が耐候性、耐触性等の保護材で覆われていることを特徴とする。
The surface of the
リフレクタ１３の内側面にＬＥＤパッケージ１１の発光光に励起する波長変換材料４３を備えたことを特徴とする。
A
実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
実施の形態１及び２では、波長変換部材１５を交換可能な構成として、その交換により発光モジュール１０の発光色を調色する構成を採用していたが、本実施の形態では、波長変換部材１５の位置を調整可能とし、その位置調整により発光モジュール１０の発光色を調色する構成を採用する。
In the first and second embodiments, the
図２２（ａ）は本実施の形態に係る発光モジュール１０の部分断面図、図２２（ｂ）は波長変換部材１５の上面図である。
FIG. 22A is a partial cross-sectional view of the
図２２（ａ）及び（ｂ）において、波長変換部材１５は、外部交換が不要であり、複数の波長変換材料１６を具備しており、発光モジュール１０内における位置調整により調色機能を果たすものである。ここでは、一例として２種類の波長変換材料１６，１６ａを備えた構成としている。この構成では２種光色の範囲であれば特に波長変換部材１５を交換することがなく、そのまま摺動切り替え等により光色を切り換えることができる。またそれ以上の異なる波長変換材料１６を組み合わせれば、さらに多くの光色を作り出すことができる。
22 (a) and 22 (b), the
図２３（ａ）は本実施の形態の変形例における発光モジュール１０の上面図、図２３（ｂ）はその例における波長変換部材１５の上面図である。
FIG. 23A is a top view of the
図２３（ｂ）に示すように、この例では、波長変換部材１５の長手方向に対して、２種類の同じ幅の波長変換材料１６，１６ａ、さらにその隣にこれらと同じ幅の開口部２３を略同ピッチで交互に配置している。そして、図２３（ａ）に示すように、この例では、発光モジュール１０は２つの波長変換材料１６，１６ａの分の幅をおいてＬＥＤパッケージ１１とそれを囲むリフレクタ１３が配置されるように構成したものである。このような構成により、発光モジュール１０の長手方向に沿ってＬＥＤパッケージ１１上部に波長変換材料１６，１６ａのいずれかが位置するような形で、波長変換部材１５を配置し、スライドさせることにより光色を切り換えることが可能となる。またスライドして開口部２３がＬＥＤパッケージ１１上部に位置するようにもでき、この場合には、ＬＥＤパッケージ１１そのものの光色で発光することとなる。
As shown in FIG. 23B, in this example, two types of
以上のような構成にすることで、あまり数多くない色の調色（上記構成では３種）であれば、波長変換部材１５を交換せずに発光モジュール１０内部でスライドさせる（所定位置に対して着脱自在にする）だけで光色を簡単に調整することができる。また、さらに他の種類の波長変換材料１６を用いた波長変換部材１５と交換してもよく、この場合、さらに異なる光色で調色することもできる。
With the above-described configuration, if there are not many color combinations (three types in the above configuration), the
以上説明したように、本実施の形態では、波長変換部材１５を発光モジュール１０内部に備えＬＥＤパッケージ１１の位置に合わせて摺動制御等できるため、発光モジュール１０外部からの交換作業を必要とすることなく所望の発光色を得ることができる。また例えばモータ等で機械的に摺動させる機能をもたせてもよいし、外部からの無線信号等で波長変換部材１５の位置を制御するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, since the
以上説明したように、本実施の形態に係る発光モジュール１０（発光装置）において、波長変換部材１５はＬＥＤパッケージ１１配置領域を覆う発光スペクトルの異なる複数の波長変換材料１６，１６ａを備えており、それら材料を選択的にＬＥＤパッケージ１１の上部あるいはリフレクタ１３上部に配置可能であることを特徴とする。
As described above, in the light emitting module 10 (light emitting device) according to the present embodiment, the
１０ 発光モジュール、１１ ＬＥＤパッケージ、１２ ＬＥＤ基板、１３ リフレクタ、１４ 表面カバー、１５ 波長変換部材、１６，１６ａ 波長変換材料、１７ 支持具、１８ 波長変換部材支持台、１９ ＬＥＤチップ、２０ ＬＥＤパッケージ基板、２１ ＬＥＤ封止樹脂、２２ ＬＥＤパッケージ表面位置、２３ 開口部、２４ 取っ手、２５ 樹脂バインダ、２６ 蛍光体、２７ 光拡散フィラー、２８ 接着層、２９ 透光性表面保護材、３０ 透明樹脂、３１ 凸部、３２ 波長変換部材装着部、３３ 照明器具、３４ 照明器具発光部、３５ 予備スペース、３６ ルーバー、３７ 照明器具発光部筐体、３８ 電源回路、３９ 取り付け部、４０ 透明カバー、４１ 透光性材料、４２ 光制御部、４３ 波長変換材料。
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記装置本体の内部に配設され、ＬＥＤ（発光ダイオード）により第１の光を発する少なくとも１つのＬＥＤパッケージと、
前記装置本体に対し着脱自在に設けられる波長変換部材であって、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の波長を異なる波長に変換して第２の光を発する波長変換材料を有する波長変換部材とを備えることを特徴とする発光装置。 The device body;
At least one LED package disposed inside the apparatus body and emitting first light by an LED (light emitting diode);
A wavelength conversion member provided detachably with respect to the device main body, the wavelength conversion member having a wavelength conversion material that converts the wavelength of the first light emitted from the LED package into a different wavelength and emits the second light A light emitting device comprising:
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されてピーク波長が６３０〜６７０ｎｍの範囲内にある光を発する第１の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 The LED package emits substantially white light as the first light,
The wavelength conversion material includes a first phosphor that emits light having a peak wavelength in a range of 630 to 670 nm when excited by a part of the first light emitted from the LED package. Item 4. The light emitting device according to Item 1.
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されて、前記ＬＥＤパッケージのＬＥＤから発せられる光のピーク波長より長波長かつ前記ＬＥＤパッケージの蛍光体から発せられる光のピーク波長より短波長の波長領域内で前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の発光強度が最小となる波長を含む一定の波長領域の光を発する第２の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。 The LED package emits substantially white light as the first light by the LED and a phosphor that emits light when excited by a part of the light emitted from the LED,
The wavelength converting material is excited by a part of the first light emitted from the LED package, and has a wavelength longer than the peak wavelength of the light emitted from the LED of the LED package and light emitted from the phosphor of the LED package. Including a second phosphor that emits light in a certain wavelength region including a wavelength at which the emission intensity of the first light emitted from the LED package is minimum within a wavelength region shorter than the peak wavelength of The light emitting device according to claim 1 or 2.
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されてピーク波長が４７０〜５２０ｎｍの範囲内の光を発する第２の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。 The LED package emits substantially white light as the first light by the LED and a phosphor that is excited by a part of the light emitted from the LED and emits light having a peak wavelength of 520 nm to 600 nm.
The wavelength conversion material includes a second phosphor that is excited by a part of the first light emitted from the LED package and emits light having a peak wavelength in the range of 470 to 520 nm. 3. The light emitting device according to 1 or 2.
前記波長変換部材は、前記第２の光として、ＪＩＳ規定の照明色領域の色の光であって、演色性が前記第１の光より高い光を発することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の発光装置。 The LED package emits light of an illumination color region defined by JIS (Japanese Industrial Standard) as the first light,
The wavelength conversion member emits light having a color rendering property higher than that of the first light, as the second light, which is light having a color in an illumination color region defined by JIS. The light emitting device according to any one of the above.
前記波長変換部材は、前記第２の光として、ＪＩＳ規定の照明色領域の光であって、色温度が前記第１の光より低い光を発することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の発光装置。 The LED package emits light in an illumination color region defined by JIS (Japanese Industrial Standards) as the first light,
The wavelength conversion member emits light having a color temperature lower than that of the first light, as the second light, which is light in an illumination color region defined by JIS. The light-emitting device in any one.
前記波長変換部材は、前記第２の光として、平均演色評価数Ｒａが前記第１の光より高い光を発することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の発光装置。 The LED package emits light having an average color rendering index Ra of less than 80 as the first light,
The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength conversion member emits light having an average color rendering index Ra higher than that of the first light as the second light.
前記波長変換部材は、前記第２の光として、平均演色評価数Ｒａが低くとも前記第１の光と同じ光を発することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の発光装置。 The LED package emits light having an average color rendering index Ra of 80 or more as the first light,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavelength conversion member emits the same light as the first light as the second light even if the average color rendering index Ra is low. .
前記ＬＥＤパッケージに対応する位置に配設され、光を所定の方向に反射して出力するリフレクタを備え、
前記波長変換部材は、前記ＬＥＤパッケージと前記リフレクタとの間に、前記ＬＥＤパッケージの発光面に接するように取り付けられ、
前記リフレクタは、前記波長変換部材が取り付けられた状態にて、前記波長変換部材から発せられる第２の光を反射して出力し、前記波長変換部材が取り外された状態にて、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光を反射して出力することを特徴とする請求項１から１０までのいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device further includes:
A reflector that is disposed at a position corresponding to the LED package and reflects and outputs light in a predetermined direction;
The wavelength conversion member is attached between the LED package and the reflector so as to be in contact with the light emitting surface of the LED package;
The reflector reflects and outputs the second light emitted from the wavelength conversion member with the wavelength conversion member attached, and from the LED package with the wavelength conversion member removed. The light emitting device according to claim 1, wherein the first light emitted is reflected and output.
前記波長変換部材は、前記ＬＥＤパッケージの発光面に密着するように取り付けられることを特徴とする請求項１から１０までのいずれかに記載の発光装置。 The LED package is formed so that the light emitting surface is substantially flat,
The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength conversion member is attached so as to be in close contact with a light emitting surface of the LED package.
前記波長変換部材は、前記装置本体の溝に沿ってスライドして挿入されることを特徴とする請求項１から１０までのいずれかに記載の発光装置。 The apparatus body has a groove,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein the wavelength conversion member is inserted by sliding along a groove of the device main body.
前記ＬＥＤパッケージに対応する位置に配設され、光を所定の方向に反射して出力するリフレクタであって、前記ＬＥＤパッケージから遠い順に、互いに着脱自在の上部と下部とに分かれるリフレクタを備え、
前記波長変換部材は、前記リフレクタの上部と下部との間に取り付けられ、
前記リフレクタは、前記波長変換部材が取り付けられた状態にて、前記波長変換部材から発せられる第２の光を反射して出力し、前記波長変換部材が取り外された状態にて、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光を反射して出力することを特徴とする請求項１から１０までのいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device further includes:
A reflector that is disposed at a position corresponding to the LED package and reflects and outputs light in a predetermined direction, and includes a reflector that is separated into an upper part and a lower part that are detachable from each other in order from the LED package,
The wavelength conversion member is attached between an upper part and a lower part of the reflector,
The reflector reflects and outputs the second light emitted from the wavelength conversion member with the wavelength conversion member attached, and from the LED package with the wavelength conversion member removed. The light emitting device according to claim 1, wherein the first light emitted is reflected and output.
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されてピーク波長が６３０〜６７０ｎｍの範囲内にある光を発する第１の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の波長変換部材。 The LED package emits substantially white light as the first light,
The wavelength conversion material includes a first phosphor that emits light having a peak wavelength in a range of 630 to 670 nm when excited by a part of the first light emitted from the LED package. Item 17. The wavelength conversion member according to Item 16.
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されて、前記ＬＥＤパッケージのＬＥＤから発せられる光のピーク波長より長波長かつ前記ＬＥＤパッケージの蛍光体から発せられる光のピーク波長より短波長の波長領域内で前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の発光強度が最小となる波長を含む一定の波長領域の光を発する第２の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の波長変換部材。 The LED package emits substantially white light as the first light by the LED and a phosphor that emits light when excited by a part of the light emitted from the LED,
The wavelength converting material is excited by a part of the first light emitted from the LED package, and has a wavelength longer than the peak wavelength of the light emitted from the LED of the LED package and light emitted from the phosphor of the LED package. Including a second phosphor that emits light in a certain wavelength region including a wavelength at which the emission intensity of the first light emitted from the LED package is minimum within a wavelength region shorter than the peak wavelength of The wavelength conversion member according to claim 16 or 17.
前記波長変換材料は、前記ＬＥＤパッケージから発せられる第１の光の一部により励起されてピーク波長が４８０〜５２０ｎｍの範囲内の光を発する第２の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の波長変換部材。 The LED package emits substantially white light as the first light by the LED and a phosphor that is excited by a part of the light emitted from the LED and emits light having a peak wavelength of 520 nm to 600 nm.
The wavelength conversion material includes a second phosphor that emits light having a peak wavelength in a range of 480 to 520 nm when excited by a part of the first light emitted from the LED package. The wavelength conversion member according to 16 or 17.
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