JP2012009155A - Wavelength conversion cover, lighting system using wavelength conversion cover, and illumination color conversion method of lighting system using wavelength conversion cover - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using a light emitting diode.
近年、照明装置として、白熱電球、蛍光ランプなどの光源に替わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とするＬＥＤ照明装置が普及しつつある。ＬＥＤは、ＰＮ接合半導体素子であり、順電圧を印加するとＮ領域からの電子とＰ領域からの正孔がＰＮ接合部分に移動して、電子と正孔が再結合する際に発光する。このようなＬＥＤは、自由電子が再結合する際に放出されるエネルギーが光となって放射されるために狭い波長範囲の単色光しか発しない。 In recent years, as a lighting device, an LED lighting device using a light emitting diode (LED) as a light source instead of a light source such as an incandescent bulb and a fluorescent lamp has been spreading. The LED is a PN junction semiconductor element, and when a forward voltage is applied, electrons from the N region and holes from the P region move to the PN junction portion and emit light when the electrons and holes recombine. Such LEDs emit only monochromatic light in a narrow wavelength range because the energy emitted when free electrons recombine is emitted as light.
ＬＥＤ照明装置としては、例えば、青色ＬＥＤ素子の発光による青色光、赤色ＬＥＤ素子の発光による赤色光、緑色ＬＥＤ素子の発光による緑色光等の異なる色の光を混色させることにより照明に適した昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色に発光させるＬＥＤ電球が知られている。また、別の方法として、下記特許文献１に示されたように、ＬＥＤ素子の発光を光源とする光源ユニットからの発光を、所定の距離を隔てて取り付けられた蛍光体を含有する波長変換面体を用いて波長変換させることにより、白色光を発するＬＥＤ照明装置も知られている。
As LED lighting devices, for example, daylight color suitable for illumination by mixing light of different colors such as blue light emitted by blue LED elements, red light emitted by red LED elements, and green light emitted by green LED elements LED bulbs that emit light in daylight white, white, warm white, or bulb color are known. As another method, as shown in
これらのＬＥＤ照明装置は従来の白熱電球や蛍光管を用いた照明装置に比べて、非常に寿命が長く、例えば、白熱電球に比べて数十倍、蛍光管に比べて数倍の寿命を有する。従ってＬＥＤ照明装置の光源部は、従来の白熱電球や蛍光管のように、消耗により頻繁に交換する必要がないことが最大の長所である。一方、ＬＥＤ照明装置は従来の照明装置に比べて現時点においては充分に普及していないために、その価格が極めて高いという欠点がある。 These LED illuminating devices have a very long life compared to conventional incandescent bulbs and illuminating devices using fluorescent tubes, for example, several tens of times longer than incandescent bulbs and several times longer than fluorescent tubes. . Therefore, the greatest advantage is that the light source part of the LED lighting device does not need to be frequently replaced due to wear unlike conventional incandescent bulbs and fluorescent tubes. On the other hand, the LED lighting device has a disadvantage that its price is extremely high because it is not sufficiently widespread at the present time as compared with the conventional lighting device.
ところで、近年、例えば、事務作業をするときには文字を識別しやすい白色光、休息するときには温かみのある電球色というように照明色を変化させることができる色変化が可能なＬＥＤ電球が市販されている。このようなＬＥＤ電球は、例えば、青色光、赤色光、及び緑色光の３つのＬＥＤ光源と各ＬＥＤ光源の発光強度を制御する制御回路とを備え、各ＬＥＤ光源の発光強度を調整することにより照明色を変化させるものである。 By the way, in recent years, for example, LED light bulbs that are capable of changing colors such as white light that makes it easy to identify characters when performing office work and warm light bulb colors when resting are commercially available. . Such an LED bulb includes, for example, three LED light sources of blue light, red light, and green light and a control circuit that controls the light emission intensity of each LED light source, and adjusts the light emission intensity of each LED light source. It changes the illumination color.
上述したような、互いに異なる発光色を発する複数のＬＥＤ光源と制御回路とを備えたＬＥＤ電球では、それぞれのＬＥＤから発せられる光の分布が狭く、照明用としては演色性に問題があった。また、複数のＬＥＤ光源の発光特性にバラツキがある場合、ＬＥＤ光源に印加する電気の制御回路が複雑になったり、簡単な制御にする代わりに照明装置内の発光色のバラツキが大きくなったりするという問題があった。 As described above, an LED bulb including a plurality of LED light sources that emit different emission colors and a control circuit has a narrow distribution of light emitted from each LED, and has a problem in color rendering for illumination. In addition, when there are variations in the light emission characteristics of a plurality of LED light sources, the electrical control circuit applied to the LED light sources becomes complicated, or variations in the color of light emitted in the lighting device increase instead of simple control. There was a problem.
本発明は、上述した問題に鑑み、互いに異なる発光色を発する複数のＬＥＤ光源やそれらの制御を要することなく、演色性の優れた照明光の色を適時変更することにできる照明装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a plurality of LED light sources that emit different emission colors and an illumination device that can change the color of illumination light with excellent color rendering properties in a timely manner without requiring control thereof. For the purpose.
本発明の一局面である波長変換カバーは、発光ダイオードからの発光を入射させ、波長変換された光を出射させるために用いられる少なくとも１種の蛍光体を含有する波長変換カバーであり、蛍光体組成、蛍光体量または厚みの少なくとも１つが互いに異なる複数の波長変換領域を有し、発光を入射させる波長変換領域に応じて、出射される光の波長が異なることを特徴とする。このような波長変換カバーによれば、発光ダイオードからの発光を入射させる領域を変えることによって、その発光色を変えることができる。それにより、光源自身を置き換えることなく、照明の発光色を適宜変更することができる。 A wavelength conversion cover according to one aspect of the present invention is a wavelength conversion cover containing at least one kind of phosphor used for making light emitted from a light-emitting diode incident and emitting wavelength-converted light. It has a plurality of wavelength conversion regions in which at least one of the composition, the phosphor amount, or the thickness is different from each other, and the wavelength of the emitted light is different depending on the wavelength conversion region in which the light is incident. According to such a wavelength conversion cover, the emission color can be changed by changing the region where the light emitted from the light emitting diode is incident. Thereby, the emission color of illumination can be changed as appropriate without replacing the light source itself.
また、本発明の他の一局面である照明装置は、発光ダイオードと、発光ダイオードを覆うように配設された上記何れの波長変換カバーとを備え、波長変換カバーは、その面内の所望の波長変換領域で前記発光ダイオードと対向しうるように、可動自在に支持されていることを特徴とする。このような照明装置によれば、発光ダイオードと上述した波長変換カバーとの位置関係を適宜変更することにより、波長変換カバーの所望の波長変換領域に発光ダイオードからの発光を入射させることができる。それにより、光源を変更することなく、照明光の色を容易に変更することができる。 An illumination device according to another aspect of the present invention includes a light-emitting diode and any one of the wavelength conversion covers disposed so as to cover the light-emitting diode, and the wavelength conversion cover has a desired surface in the plane. It is movably supported so as to be able to face the light emitting diode in the wavelength conversion region. According to such an illuminating device, by appropriately changing the positional relationship between the light emitting diode and the wavelength conversion cover described above, it is possible to make light emitted from the light emitting diode enter a desired wavelength conversion region of the wavelength conversion cover. Thereby, the color of illumination light can be easily changed without changing the light source.
また、本発明の他の一局面である照明色変換方法は、上記何れの波長変換カバーに発光ダイオードからの発光を入射させ、該波長変換カバーにより波長変換された光を出射させる照明装置において、波長変換カバーと発光ダイオードとの位置関係を変更することにより、発光を入射させる領域を変更させて、出射される光の色を変化させることを特徴とする。 An illumination color conversion method according to another aspect of the present invention is an illumination device that causes light emitted from a light emitting diode to enter any of the wavelength conversion covers and emits light that has been wavelength-converted by the wavelength conversion cover. By changing the positional relationship between the wavelength conversion cover and the light emitting diode, the region where the light is incident is changed to change the color of the emitted light.
本発明によれば、ＬＥＤ照明装置において、光源自身を置き換えることなく、照明光の色を適宜変更することができる照明装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an illumination device that can appropriately change the color of illumination light without replacing the light source itself in the LED illumination device.
はじめに、本実施形態の、波長変換カバー２を用いたＬＥＤ照明装置１０について、図１〜図３を参照しながら詳しく説明する。
First, the
図１はＬＥＤ照明装置１０を説明するための模式斜視図であり、図２は図１のＬＥＤ照明装置１０のＡ−Ａ'断面における模式断面図である。なお、図２（ａ）と図２（ｂ）とは、発光ダイオード１に対する波長変換カバー２の配置位置が互いに異なっている。
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the
図中、１は発光ダイオード（ＬＥＤ）、２は波長変換カバー、３は回路基板、３ａは回路基板３の表面に形成された電気回路、４はハウジング部材、５は回路基板３に電力を供給するためのプラグ、６は波長変換カバー２を支持するスライド溝である。また、図２及び図３に示すように、波長変換カバー２は各ＬＥＤ１に対向する複数の波長変換領域Ｃ１を有し、各波長変換領域Ｃ１はサブ領域Ａ１及びサブ領域Ｂ１を有する。図１ではＬＥＤ照明装置１０の内部構造を説明するために、波長変換カバー２の一部分を透かして表現している。
In the figure, 1 is a light emitting diode (LED), 2 is a wavelength conversion cover, 3 is a circuit board, 3a is an electric circuit formed on the surface of the
ＬＥＤ照明装置１０においては、回路基板３の表面に形成された電気回路３ａに、複数のＬＥＤ１，１，・・・が直線上に実装されて光源ユニットを構成している。なお、ＬＥＤ１の数や配置はこのような形態に限られず、用途や目的に応じて自由に調整される。そして、プラグ５を図略のコンセントに挿入して回路基板３に電力を供給することにより、各ＬＥＤ１が点灯する。なお、電源としては電池を用いてもよい。また、回路基板３上には、必要に応じて、ＬＥＤ１の点灯を制御するための制御回路や、光センサ等を設けてもよい。そして、光源ユニットはハウジング部材４に収容されている。ハウジング部材４は、ＬＥＤ１の発光側に、開口を有するか、光透過面を有する。
In the
波長変換カバー２は、ＬＥＤ１と所定の距離を隔ててハウジング部材４に設けられたスライド溝６により支持されている。そして、波長変換カバー２は複数のＬＥＤ１を覆っている。なお、図１に示した波長変換カバー２とＬＥＤ１とは所定の距離を隔てているが、必ずしも、所定の距離を隔てている必要はなく、波長変換カバー２の波長変換領域Ｃ１とＬＥＤ１とは密着させていてもよい。このような波長変換カバー２とＬＥＤ１との距離は波長変換カバー２の支持手段により適宜調整可能である。
The
ＬＥＤ照明装置１０においては、回路基板３にプラグ５から電力を供給することによりＬＥＤ１が発光する。ＬＥＤ１の発光色は、ＬＥＤ１の発光源であるＬＥＤチップの発光波長による。そして、ＬＥＤ１からの発光は波長変換カバー２に入射する。そして、波長変換カバー２に入射した光の一部又は全部は、波長変換カバー２の入射領域に含有される蛍光体により、その領域における蛍光体組成に応じて定まる波長に波長変換され、ＬＥＤ１の発光波長とは異なる波長の光を発する。そして波長変換されなかったＬＥＤ１の発光と混合される。
In the
波長変換カバー２においては、図２（ａ）に示すように複数のＬＥＤ１にそれぞれ対向する複数の波長変換領域Ｃ１において、互いに異なる量または組成の蛍光体を含有する２つのサブ領域Ａ１及びサブ領域Ｂ１が交互に所定の間隔を維持して並んでいる。なお、ＬＥＤ１が発する光は高い指向性を有するために、その発光は、波長変換カバー２の対向する領域に入射する。それにより、ＬＥＤ１からの発光が、例えば、サブ領域Ａ１に入射した場合には、そのサブ領域Ａ１に含有される蛍光体の組成や量に応じた発光色（例えば白色）を示し、図２（ｂ）に示すように、サブ領域Ｂ１に入射した場合には、サブ領域Ｂ１に含有される蛍光体の組成や量に応じた発光色（例えば電球色）を示す。従って、各ＬＥＤ１を波長変換カバー２のサブ領域Ａ１に入射させた場合には、例えば白色の照明光が得られ、波長変換カバー２をスライド溝６でスライドさせてＬＥＤ１を波長変換カバー２のサブ領域Ｂ１に入射させた場合には、例えば電球色の照明光が得られる。このようなＬＥＤ照明装置１０においては、ＬＥＤ１自身を置き換えることなく、照明光の色を容易に変更することができる。
In the
また別の形態として、図３に示すように、それぞれ独立した複数の波長変換カバー２をそれぞれ空間を隔ててまたは摺動可能に配置し、それぞれの波長変換カバーを独立して移動させることにより、さらに多様な発光色に変更することも可能である。すなわち、図３（ａ）においては、サブ領域Ａ１とサブ領域Ｂ１のそれぞれに含有される蛍光体から発せられる色が混色された発光色が得られ、図３（ｂ）においては、２枚のサブ領域Ａ１が重なったときに発せられる発光色が得られる。このように、複数の波長変換カバーを独立して移動させることにより、変化させうる色が増える。図３においては、二種類のサブ領域を持つ二枚の波長変換カバーを用いているが、三種類以上のサブ領域を持つ３枚以上の波長変換カバーを組み合わせてもかまわない。 As another form, as shown in FIG. 3, a plurality of independent wavelength conversion covers 2 are arranged so as to be slidable or spaced apart from each other, and each wavelength conversion cover is moved independently, It is also possible to change to various emission colors. That is, in FIG. 3A, a light emission color in which colors emitted from the phosphors contained in each of the sub-region A1 and the sub-region B1 are mixed is obtained, and in FIG. An emission color emitted when the sub-region A1 overlaps is obtained. In this way, the colors that can be changed increase by moving the plurality of wavelength conversion covers independently. In FIG. 3, two wavelength conversion covers having two types of sub-regions are used, but three or more wavelength conversion covers having three or more types of sub-regions may be combined.
ＬＥＤ１としては、従来から知られた紫外光、近紫外光、青色から赤色の領域の波長を示す可視光、近赤外光、赤外光等の波長領域の光を発するＬＥＤ装置が特に限定なく用いられる。ＬＥＤ装置はＬＥＤチップを回路上に実装して封止して得られたＬＥＤパッケージの形態であっても、ＬＥＤチップの形態であってもよいが、耐環境性の観点からＬＥＤパッケージの形態であることが好ましい。これらの中でも紫外光、近紫外光、青色から緑色の領域の波長、具体的には３６０〜６００ｎｍの範囲にピークを有するような青色ＬＥＤや緑色ＬＥＤが幅広い色表現が可能になる点から好ましい。また、青色ＬＥＤチップからの発光を黄色系蛍光体で波長変換した白色ＬＥＤを用いてもよい。青色ＬＥＤとしては、ＧａＮ系，ＳｉＣ系；ＺｎＳ系，ＺｎＳｅ系等が挙げられる。また、緑色ＬＥＤとしては、ＧａＰ系；Ｎ系；ＧａＰ系等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the
また、回路基板３としては、窒化アルミニウム基板のようなアルミニウム系基板等の無機基板；エポキシ樹脂基板，ポリアミド樹脂基板，芳香族系樹脂基板等の樹脂基板等が特に限定なく用いられる。
As the
回路基板３に実装されるＬＥＤ１の数及び出力は、求める照度等に応じて自由に選択することができる。
The number and output of the
ＬＥＤ照明装置１０においては、波長変換カバー２はハウジング部材４に設けられたスライド溝６により移動自在に支持されている。そして波長変換カバー２をスライドさせることによりＬＥＤ１に対向するサブ領域を変更することができる。具体的には、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ１がサブ領域Ａ１に対向するように配置されている波長変換カバー２をスライド溝６に沿ってスライドさせることにより、図２（ｂ）に示すように、各ＬＥＤ１をサブ領域Ｂ１に対向させることができる。このように波長変換カバー２のＬＥＤ１に対する対向領域を変更することにより、発光色（例えば、白色と電球色）を変化させることができる。このような波長変換カバー２を用いることにより、ＬＥＤ照明装置１０のＬＥＤ１自身を置き換えることなく、発光色を変化させることができる。従って、ＬＥＤ照明装置１０を設置した場合において、照明の雰囲気を変えたくなった場合には、波長変換カバー２をスライドさせるだけで発光色を変化することができる。
In the
なお、ＬＥＤ照明装置１０においては、波長変換カバー２はハウジング部材４に設けられたスライド溝６により移動自在に支持されているが、移動自在な支持方法はこのような形態に限定されない。具体的には、例えば、図４に示すように、ハウジング部材１０４内に配設された軸１１０，１１１に環状の波長変換カバー１０２を支持し、軸１１０，１１１を回動軸として波長変換カバー１０２を移動させるような形態等を用いてもよい。
In the
次に、波長変換カバーの変形例について詳しく説明する。 Next, a modification of the wavelength conversion cover will be described in detail.
図５は、波長変換カバー１２を備えたＬＥＤ照明装置２０の模式断面図である。なお、ＬＥＤ照明装置２０は波長変換カバー２を波長変換カバー１２に代えたこと以外はＬＥＤ照明装置１０と同様の構成である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the
上述のように、波長変換カバー２は、互いに異なる蛍光体組成のサブ領域Ａ１及びサブ領域Ｂ１を有する複数の波長変換領域Ｃ１が形成されていることにより、ＬＥＤ１を対向させるサブ領域Ａ１またはサブ領域Ｂ１に応じた波長変換が行われる。一方、波長変換カバー１２は、図５に示すように、傾斜を有する鋸刃状の断面形状の複数の波長変換領域Ｃ２が各ＬＥＤ１に対向するように、一定の間隔を持って連続して連なって形成されている。そして、波長変換領域Ｃ２は、垂直断面の厚みが徐々に変化するように形成されている。また、波長変換カバー１２には、均一組成の蛍光体が分散されている。
As described above, the
波長変換カバー１２においては、波長変換領域Ｃ２の垂直断面の厚みが徐々に変化するように形成されているので、波長変換領域Ｃ２の垂直断面における蛍光体量が水平方向に沿って変化する。このようにして各波長変換領域Ｃ２において、垂直断面における蛍光体量が互いに異なる部分が連続的に形成される。それにより、例えば、図５に示すような、薄い厚みのサブ領域Ａ２に、ＬＥＤ１からの発光が入射した場合には、その発光を励起する蛍光体の量が少なくなる。一方、図６に示すような厚みの厚いサブ領域Ｂ２に入射した場合には、その発光を励起する蛍光体の量が多くなる。従って、例えば、ＬＥＤ１を厚みの薄いサブ領域Ａ２に対向させた場合にはＬＥＤ１からの発光色に対して色変化の小さい発光色が得られる。一方、波長変換カバー１２をスライド溝６でスライド移動させることにより、ＬＥＤ１を厚みの厚いサブ領域Ｂ２に対向させた場合は、ＬＥＤ１からの発光色に対して色変化の大きい発光色が得られる。このようにＬＥＤ照明装置２０においても、ＬＥＤ１自身を置き換えることなく、照明光の色を容易に変化させることができる。また、各波長変換領域が連続的な傾斜を有するために、サブ領域Ａ２とサブ領域Ｂ２の中間部分に移動させた場合には、サブ領域Ａ２による発光色とサブ領域Ｂ２による発光色との中間色も得られる。
Since the
ところで、従来から広く用いられている白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップが発する青色光とその発光の一部により黄色系蛍光体を励起させて得られる黄色光との混合により得られる一般に擬似白色と呼ばれている白色光を発する。図７に示すＸＹＺ表色系のｘｙ色度図を参照して説明すれば、青色光の色度座標（Ｐ１）と黄色光の色度座標（Ｐ２）の混色では、それらを結ぶ線上の範囲内において色度を変化させることができるが、その直線上のＰ３からＰ４の範囲が青色と黄色の混色により得られる擬似白色の領域の範囲である。本実施形態の波長変換カバー１２においては、所定量の黄色系蛍光体を均一に分散させた波長変換カバー１２を用い、各ＬＥＤ１に対向する部分を波長変換カバー１２の移動により変化させることにより、厚みの薄い部分（サブ領域Ａ２）に対向させた場合には、黄色系蛍光体の量が少なくなるために青みがかった白色光が得られ、厚みの厚い部分（サブ領域Ｂ２）に対向させた場合には、黄色系蛍光体の量が多くなるために、黄みがかった白色光を得ることができる。このようにして、図７中のＰ３とＰ４の間で照明光の色度を変化させることができる。
By the way, a white LED that has been widely used in the past is generally called pseudo-white, which is obtained by mixing blue light emitted from a blue LED chip and yellow light obtained by exciting a yellow phosphor with a part of the emitted light. Emits white light. Referring to the xy chromaticity diagram of the XYZ color system shown in FIG. 7, in the mixed color of the chromaticity coordinate (P1) of blue light and the chromaticity coordinate (P2) of yellow light, the range on the line connecting them The range of P3 to P4 on the straight line is a range of a pseudo white region obtained by mixing blue and yellow. In the
なお、例えば、店舗や家庭で用いられるような一般照明においては、図７中のＲで示したような黒体放射軌跡と呼ばれる線上またはその近傍に沿った色調が照明の色規格に合ったものとして求められている。しかしながら、上述したような擬似白色においては、黒体放射軌跡近傍の発色領域はＰ３とＰ４の間の狭い範囲のみであり、黄みを強めすぎたり青みを強めすぎたりした場合、黒体放射軌跡から離れて黄色または青色に近づく。このような、黒体放射軌跡近傍から離れすぎた色は、一般照明の用途には通常使われない。従って、青色光が通り抜ける黄色系蛍光体の量を変更する方法のみでは、照明の色規格の範囲に充分に対応できないことがある。 For example, in general lighting used in stores and homes, the color tone on or near the line called the black body radiation locus shown by R in FIG. 7 matches the lighting color standard. It is demanded as. However, in the pseudo-white color as described above, the color development region in the vicinity of the blackbody radiation locus is only a narrow range between P3 and P4, and if the yellowishness is too strong or the blueness is too strong, the blackbody radiation locus is Move away from yellow or blue. Such colors that are too far away from the vicinity of the blackbody radiation locus are not normally used for general lighting applications. Therefore, the method of changing the amount of yellow phosphor through which blue light passes may not be able to sufficiently cope with the range of illumination color standards.
このような場合には、波長変換カバー１２中に蛍光体として黄色系蛍光体に加えてさらに、赤色系、橙色系の蛍光体等を配合することにより黒体放射軌跡近傍のより広い領域に沿った色合いを出すことができる。
In such a case, in addition to the yellow fluorescent material as the fluorescent material in the
具体的には、例えば、青色ＬＥＤからの青色発光と、青色発光が黄色系蛍光体を励起して発せられる黄色発光と、青色発光が赤色系蛍光体を励起して発せられる赤色発光とを混色した場合、図７に示すように、青色光の色度座標（Ｐ１）と黄色光の色度座標（Ｐ２）と赤色光の色度座標（Ｐ５）の各色度座標間を直線で結んだ領域内に包含される色を作成することができる。従って、例えば、ＬＥＤ１として青色ＬＥＤを用い、黄色系蛍光体と赤色系蛍光体とを所定の配合比率で均一に分散させた波長変換カバー１２を用いることにより広範囲の色変更が可能になる。具体的には、ＬＥＤ１を厚みの薄い部分（サブ領域Ａ２）に対向させた場合には、蛍光体の量が少なくなるために青みの強い光が得られ、厚みの厚い部分（サブ領域Ｂ２）に対向させた場合には、黄色系蛍光体と赤色系蛍光体との比率に応じた黄〜橙〜赤色の強い色が得られる。このように、黄色系蛍光体に加えて赤色系蛍光体等の蛍光体を用いた場合には、図７中のＰ１、Ｐ２、及びＰ５で囲まれた２次元的な領域を有する色表現が可能になる。このような領域は、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色を含む黒体放射軌跡を包含する。従って、複数種の蛍光体の含有量や厚みが調整された波長変換カバー１２を用いることにより、１枚のシートを動かすことにより、黒体放射軌跡に沿うような形の照明色も得ることができる。
Specifically, for example, blue light emitted from a blue LED, yellow light emitted when blue light is excited by exciting a yellow phosphor, and red light emitted when blue light is emitted by exciting a red phosphor are mixed. In this case, as shown in FIG. 7, a region connecting the chromaticity coordinates of the blue light chromaticity coordinate (P1), the yellow light chromaticity coordinate (P2), and the red light chromaticity coordinate (P5) with a straight line. Colors contained within can be created. Therefore, for example, by using a blue LED as the
図８は、波長変換カバー２２を備えたＬＥＤ照明装置３０の模式断面図である。なお、ＬＥＤ照明装置３０は波長変換カバー２を波長変換カバー２２に代えたこと以外はＬＥＤ照明装置１０と同様の構成である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the
上述したように、青色ＬＥＤに黄色系蛍光体と赤色系蛍光体とを含む波長変換カバー１２を用いて色を変化させる場合、黒体放射軌跡に沿ったＰ６〜Ｐ７の範囲を表現するためには黄色系蛍光体の黄色系発光色と赤色系蛍光体の赤色系発光色の２種の発光色が必要になる。一方、Ｐ７〜Ｐ５の範囲を表現するためには、赤色系発光色がＰ７の地点より高い割合で必要になる一方、黄色系発光色はＰ７の地点より低い割合でよい。従って、図７のＰ３→Ｐ４→Ｐ６→Ｐ７→Ｐ５のように黒体放射軌跡に沿うように色を変化させたい場合、Ｐ３→Ｐ４→Ｐ６→Ｐ７までは黄と赤の蛍光体をともに増加させていく必要がある一方、Ｐ７→Ｐ５の変化においては赤色系蛍光体の増加が黄色系蛍光体の増加より高い割合で必要になる。高い演色性を求める場合には、黄色系蛍光体に代えて緑色系蛍光体を使用したり、黄色系に緑色系を加えたり、赤色系蛍光体に代えて橙色系蛍光体を使用したり、赤色系に橙色系を加えたりすることで、幅広いスペクトルを有する演色性に優れた照明光にすることが出来る。
As described above, when the color is changed using the
一方、Ｐ６色を有する白色ＬＥＤの場合においては、図８に示すように、Ｐ６→Ｐ７の範囲で色変化させるための黄色系変換層１２ｙと赤色系変換層１２ｒの厚みがともに徐々に増加するサブ領域Ａ３と、Ｐ７→Ｐ８の範囲で黄色系変換層１２ｙが減って赤色系変換層１２ｒが増えるサブ領域Ｂ３と、Ｐ８→Ｐ５の範囲で赤色変換層１２ｒのみが存在するサブ領域Ｃ３と、を有するような波長変換カバー２２を用いることが好ましい。このような波長変換カバー２２によれば、図８に示すようにＬＥＤ１をサブ領域Ａ３に対向させた場合においてはＰ３→Ｐ４→Ｐ６→Ｐ７の範囲で色変化させることができ、図９に示すようにサブ領域Ｃ３にＬＥＤ１を対向させた場合にはＰ８→Ｐ５の範囲で色変化させることができる。また、サブ領域Ｂ３にＬＥＤ１を対向させた場合にはＰ７→Ｐ８の範囲で色変化させることができる。
On the other hand, in the case of a white LED having P6 color, as shown in FIG. 8, the thicknesses of both the yellow
図８に示す波長変換カバー２２は、赤色系蛍光体を含有する赤色系変換層１２ｒと黄色系蛍光体を含有する黄色系変換層１２ｙとが積層された構成を有する。そして、サブ領域Ａ３においては赤色系変換層１２ｒ及び黄色系変換層１２ｙの厚みが徐々に増加している。一方、サブ領域Ｂ３では赤色系変換層１２ｒが増える一方で黄色系変換層１２ｙの厚みが減少し、サブ領域Ｃ３は赤色系変換層１２ｒのみの厚みが徐々に増加する厚い層から形成されている。このように、異なる組成の蛍光体からなる層を積層して得られる積層構造を有する波長変換カバーによれば、積層構造の厚さ方向に含有される蛍光体の組成等をそれぞれの層により独立して制御することができる。そして、各層の厚みを調整することにより、黒体放射軌跡に沿った若しくは黒体放射軌跡の近傍の広い領域の範囲で照明光の色を変化させることができる。
The
白色ＬＥＤには、先に述べた青色ＬＥＤチップを用いた擬似白色の他に紫外〜近紫外ＬＥＤチップを用いたものがある。紫外〜近紫外ＬＥＤチップを用いたものは、主として紫外〜近紫外光を発するＬＥＤチップとその光により励起する３種類以上の複数の蛍光体の発光色の混合により白色等の光を得る。これに使用される蛍光体としては一般的には赤色（Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）のＲＧＢの蛍光体が良く使用されるが、照明用としては演色性を高めるため青緑色や黄緑色・黄色・橙色等の黄色系蛍光体を追加することがある。 As the white LED, there is one using an ultraviolet to near ultraviolet LED chip in addition to the pseudo white using the blue LED chip described above. Those using ultraviolet to near-ultraviolet LED chips obtain light such as white light by mixing LED chips mainly emitting ultraviolet to near-ultraviolet light and a plurality of three or more kinds of phosphors excited by the light. In general, red (R), green (G), and blue (B) RGB phosphors are often used as the phosphors used for this purpose. In addition, yellow fluorescent materials such as yellowish green, yellow, and orange may be added.
このような紫外光チップを用いた白色ＬＥＤの場合においては、波長変換カバーに使用する蛍光体として、紫外ＬＥＤチップから発せられていながら蛍光体の変換に利用しきれなかった漏れ紫外光や紫外光により励起する青色蛍光体の発光によって青色光を得、この青色光により二次的に励起する青色励起の蛍光体を使用することで白色ＬＥＤの光の色を変えることが出来る。 In the case of a white LED using such an ultraviolet light chip, as a phosphor used for the wavelength conversion cover, leaked ultraviolet light or ultraviolet light that has been emitted from the ultraviolet LED chip but could not be used for phosphor conversion. Blue light is obtained by light emission of the blue phosphor excited by, and the color of the light of the white LED can be changed by using the blue excited phosphor that is secondarily excited by this blue light.
具体的には４０５ｎｍの主波長の光を発する近紫外ＬＥＤチップをベースとした白色ＬＥＤに対し、漏れ紫外光を使用して発光するＳｒＧａ2Ｓ4、ＣａＧａ2Ｓ4、ＹＡＧ：Ｃｓ、ＢＡＭ：Ｅｕ、ＢＡＭ：Ｍｎやアルファサイアロン系の蛍光体を使用したり、この白色ＬＥＤ中に含まれる青色光を利用して発光する青色励起の蛍光体が利用できる。 Specifically, SrGa 2 S 4 , CaGa 2 S 4 , YAG: Cs, and BAM that emit light using leaked ultraviolet light with respect to a white LED based on a near-ultraviolet LED chip that emits light having a dominant wavelength of 405 nm: Eu, BAM: Mn and alpha sialon-based phosphors can be used, and blue-excited phosphors that emit light using the blue light contained in the white LED can be used.
次に、上述した波長変換カバーの製造方法の例及びその他の代表的な構成例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the wavelength conversion cover described above and other typical configuration examples will be described.
波長変換カバーは、蛍光体組成、蛍光体量、厚みの少なくとも何れか１つが互いに異なる複数の波長変換領域を有し、ＬＥＤ１からの発光が入射する波長変換領域に応じて、出射される光の波長が異なるように構成されていれば特にその具体的な形態は限定されない。また、波長変換カバー２や波長変換カバー１２のように単層のシートであっても、また、波長変換カバー２２のように互いに蛍光体の配合組成の異なる層が積層された積層体であっても、さらに、蛍光体を含有する層と蛍光体を含有しない層とが積層されてなる積層体であってもよい。さらに、波長変換カバーに配合される蛍光体は、シートの全面において均一に蛍光体が分散されていても、また、蛍光体を部分的に偏在させたり、部分的に偏在させ、且つ偏在部分の密度を変化させたり、あるいは平面方向に濃度勾配を持たせたり、蛍光体が存在しない領域があってもよい。
The wavelength conversion cover has a plurality of wavelength conversion regions in which at least one of the phosphor composition, the phosphor amount, and the thickness is different from each other, and the light emitted from the
波長変換カバーにおいて蛍光体を分散させるための透光性樹脂材料の具体例としては、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系エラストマー等のシリコーン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系エラストマー等が挙げられる。これらの中では、シリコーン系エラストマーが、耐光性及び光透過性に優れているために長時間使用による変色等の劣化が少なく、また、蛍光体を均一に分散させやすい点から好ましい。また、蛍光体の均一な分散性を維持しながらシート加工が容易である点から、いわゆる、ミラブル型シリコーンが特に好ましい。 Specific examples of the translucent resin material for dispersing the phosphor in the wavelength conversion cover include, for example, epoxy resins, silicone resins such as silicone elastomers, polyolefin resins, polyester resins, polyurethane elastomers, and the like. Can be mentioned. Of these, silicone elastomers are preferred because they are excellent in light resistance and light transmission, so that there is little deterioration such as discoloration due to long-time use, and phosphors can be easily dispersed uniformly. In addition, so-called millable silicone is particularly preferable because sheet processing is easy while maintaining uniform dispersibility of the phosphor.
ミラブル型シリコーンの具体例としては、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク社製の商品名TSE−2257U，TSE‐2287U等や、信越化学工業（株）製の商品名KE‐9610-U，KE-9710-U等、東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製の商品名SE-8711-CVU等が挙げられる。 Specific examples of the millable silicone include, for example, trade names TSE-2257U and TSE-2287U manufactured by Momentive Performance Materials, Inc., and trade names KE-9610-U manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KE-9710-U and the like, trade name SE-8711-CVU manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. and the like.
次に、波長変換カバーが含有する蛍光体について説明する。 Next, the phosphor contained in the wavelength conversion cover will be described.
波長変換カバーが含有する蛍光体は特に限定されない。その具体例としては、例えば、Ｙ3-XＧｄXＡｌ5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ≦３）で表されるアルミン酸イットリウム系蛍光物質（ＹＡＧ），Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等の黄色系蛍光体；ＣａＳ：Ｅｕ，ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ等の赤色系蛍光体；一般式ＡＥｕ(1-x)ＬｎxＢ2Ｏ8（ＡはＬｉ，Ｋ，Ｎａ，及びＡｇよりなる群から選ばれる１種、ＬｎはＹ，Ｌａ，及びＧｄよりなる群から選ばれる１種、ＢはＷ又はＭｏである。）で表される赤色系蛍光体、一般式がａ（Ｓｒ1-xＥｕx(1-y)Ｙｂxy）Ｏ・ＳｉＯ2（ただし、２．９≦ａ≦３．１、０．００５≦ｘ≦０．１０、０．００１≦ｙ≦０．１）で表されるアルカリ土類金属ケイ酸塩系蛍光体等の橙色系蛍光体、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕで表される緑色系蛍光体等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。 The phosphor contained in the wavelength conversion cover is not particularly limited. Specific examples thereof, Y 3-X Gd X Al 5 O 12: Ce (0 ≦ x ≦ 3) yttrium aluminate based fluorescent material represented by (YAG), Ca-α- SiAlON: Eu-like Yellow phosphor; red phosphor such as CaS: Eu, CaAlSiN 3 : Eu; general formula AEu (1-x) Ln x B 2 O 8 (A is selected from the group consisting of Li, K, Na, and Ag) Ln is one selected from the group consisting of Y, La, and Gd, and B is W or Mo. The red phosphor represented by the general formula a (Sr 1-x Eu x (1-y) Yb xy ) O · SiO 2 (where 2.9 ≦ a ≦ 3.1, 0.005 ≦ x ≦ 0.10, 0.001 ≦ y ≦ 0.1) Examples thereof include orange phosphors such as earth metal silicate phosphors, green phosphors represented by β-SiAlON: Eu, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
配合組成は、用いられるＬＥＤ１からの発光の色度や波長と、目的とする発光色（例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等）に応じて適宜調整される。
The blending composition is appropriately adjusted according to the chromaticity and wavelength of light emitted from the
蛍光体を分散させるための樹脂材料中に含有される蛍光体の含有割合は、特に限定されないが、５〜６０質量％、さらには２０〜５０質量％の範囲であることが好ましい。 Although the content rate of the fluorescent substance contained in the resin material for disperse | distributing fluorescent substance is not specifically limited, It is preferable that it is the range of 5-60 mass%, Furthermore, 20-50 mass%.
また、ＬＥＤ１から発せられる光を散乱させたり、さらに着色したりする目的で蛍光体とともに無機粒子を配合してもよい。このような無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、タルク、ガラスパウダーや、コバルトブルー、群青、酸化鉄等の顔料が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。 Moreover, you may mix | blend inorganic particles with a fluorescent substance in order to scatter the light emitted from LED1, or to color further. Examples of such inorganic particles include silica, titanium oxide, aluminum oxide, talc, glass powder, and pigments such as cobalt blue, ultramarine blue, and iron oxide. These may be used alone or in combination of two or more.
波長変換カバー２のような単層の蛍光体含有シートは、互いに異なる組成の蛍光体を含有する複数の蛍光体含有部材を準備し、それらを互いに交互に並べてその端部で圧着したり、接着したりする方法により得られる。また、波長変換カバー１２のような厚みの異なる複数の波長変換領域を有する単層の蛍光体含有シートを製造する場合には、蛍光体と樹脂成分とをロール、バンバリーミキサー、押出機等を用いて混練した後、Ｔダイで押し出したり、プレス加工やカレンダー加工によりシートを得、得られたシートをその断面形状が鋸刃状になるように成形することにより、面内の厚みを変化させる方法が挙げられる。また、波長変換カバー２２のような厚みの異なる層からなる積層体を製造する場合には、波長変換カバー１２のような断面形状が鋸刃状で単層の蛍光体含有シートを第１層とし、その表面に蛍光体を含有する液状樹脂を塗布する方法、または、所定厚みに調整された蛍光体含有部材を貼り合わせ、または圧着させることにより得ることができる。
A single-layer phosphor-containing sheet such as the
波長変換カバーの厚みとしては、１０〜３０００μｍ、さらには１００〜５００μｍ程度であることが好ましい。波長変換カバーの厚みが上記範囲である場合には、高い厚み精度で成形することができる。 The thickness of the wavelength conversion cover is preferably about 10 to 3000 μm, more preferably about 100 to 500 μm. When the thickness of the wavelength conversion cover is within the above range, it can be molded with high thickness accuracy.
また、波長変換カバーは、配置を変更するときのハンドリング性を向上させる観点から、支持基材に支持された波長変換カバーが好ましい。一例として、図１０にサブ領域Ａ１，Ｂ１からなる波長変換領域を含む波長変換層３２を支持基材２４に積層して支持してなる波長変換カバー２５の斜視模式図を示す。
In addition, the wavelength conversion cover is preferably a wavelength conversion cover supported by a support base material from the viewpoint of improving handling properties when the arrangement is changed. As an example, FIG. 10 shows a schematic perspective view of a
支持基材２４は、波長変換層３２に剛性を付与することにより色変換時の移動性を向上させるために、波長変換層３２を積層、一部の接着もしくは把持等をすることにより、波長変換カバーを支持するシート状若しく板状物または枠状物である。支持基材２４としては、ＬＥＤ１から発せられる光や蛍光体を含有するシートにより変換されて発せられる光を透過させる材料からなる基材が好ましく用いられる。このような支持基材２４を構成する材料としては、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂材料や、ガラスやシリコーン基板等の光透過性無機材料が用いられる。また、波長変換領域に存在しないで波長変換層の端部を把持する枠体のようなものを用いる場合には、その部分のみ穴の開いた金属、金網、不織布等の非透光性の材料であってもよい。
In order to improve the mobility at the time of color conversion by imparting rigidity to the
波長変換カバー２５は波長変換層３２を支持基材２４の表面に積層してなる。積層は、例えば、蛍光体を含有するシートをＴダイから押し出して、溶融又は軟化状態で支持基材２４に貼り合わせたり、支持基材２４上に波長変換層３２を形成するための液状樹脂を塗布した後、硬化または固化させたり、予め成形した波長変換層３２と支持基材２４とを光透過性に優れた接着剤で接着する方法により得られる。支持基材はＬＥＤ１と対向する側でもその反対側に配置してもよい。また、支持基材２４は波長変換層３２の両面に用いてもよく、少なくとも一方の支持基材は、波長変換層３２と剥離可能に積層しているとそのその後の作業において多様な設置が可能となる。
The
支持基材２４の厚みとしては、設置場所により適宜選択して用いることができる。光透過性樹脂材料や、シリコーン基板等の光透過性無機材料の場合、１０〜３０００μｍ、さらには３０〜３００μｍ程度であることが好ましい。支持基材２４が厚すぎる場合には、光透過性が低下して照度が低下する傾向があり、薄すぎる場合には、波長変換カバーの剛性が不充分になり、移動させる際のハンドリング性が低下する傾向がある。
The thickness of the
なお、ＬＥＤ１が紫外光を発する場合には、波長変換層３２または支持基材２４の外表面側に紫外線吸収層２３を設けることにより外部への紫外光の漏洩を抑制することができる。図１１は、波長変換層３２をＬＥＤ１に対向させる場合の支持基材２４の外表面側に、紫外線吸収層２３を積層した波長変換カバー２６の斜視模式図を示す。支持基材をＬＥＤ１と対向する側と反対側に設ける場合は、支持基材中に紫外線吸収剤を含有せしめてもよい。支持基材をＬＥＤ１に対向させ波長変換層を外表面側にする場合は、波長変換層３２の外表面側に、紫外線吸収層を設けるとよい。紫外光を発するＬＥＤ１を用いた場合、紫外線を全て蛍光体に吸収させることは困難である。従って、支持基材２４の外表面側に、紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層２３を設けることが好ましい。
In addition, when LED1 emits an ultraviolet light, the leakage of the ultraviolet light to the exterior can be suppressed by providing the
紫外線吸収剤としては、２−（２−ハイドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等を用いることができる。このように紫外線吸収層２３を設けることにより、ＬＥＤ照明装置から紫外線が漏洩することを抑制することができる。紫外線吸収層２３は、上述した樹脂成分に蛍光体の代わりに紫外線吸収剤を配合する以外は同様の方法により形成することができる。
As the ultraviolet absorber, 2- (2-hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole or the like can be used. By providing the
さらに、波長変換カバーの別の例として、図１２に示す波長変換カバー２７について説明する。また、波長変換カバー２７を備えたＬＥＤ照明装置４０において、照明光の色を変更する方法について、図１３を参照して説明する。
Further, a
波長変換カバー２７は、支持基材２４の表面に２種の蛍光体含有部材４３ａ，４３ｂが点在するように貼り合わされている。点在するそれぞれの蛍光体含有部材４３ａ，４３ｂは、互いに異なる組成や量の蛍光体を含有するか、互いに異なる厚みを有し、それぞれ異なる種類の波長変換特性を有する。そして、図１３に示すようにＬＥＤ１が、蛍光体含有部材４３ａ（図１３（ａ））または、蛍光体含有部材４３ｂ（図１３（ｂ））に対向するように、波長変換カバー２７を適宜移動させることにより、色変更ができる。なお、波長変換カバー２７によれば、支持基材２４の表面に複数の蛍光体含有部材４３を点在させているために、高価な蛍光体の使用量を大幅に削減することができる。
The
さらに、枠体状の支持基材３４に蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂを支持した波長変換カバー２９について、図１４を参照して説明する。
Furthermore, the
波長変換カバー２９は、枠体である支持基材３４の開放窓２８に２種の蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂを配置した構成を有する。それぞれの蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂは、互いに異なる組成や量の蛍光体を含有するか、互いに異なる厚みを有し、それぞれ異なる種類の波長変換特性を有する。このような形態によれば、蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂは、上述した波長変換カバー２５、２６、２７のように支持基材２４に積層された構造にならない。そのために、支持基材２４による光吸収が生じないために、より高い照度を確保することができる。開放窓２８を有する支持基材３４に蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂを固定する方法は特に限定されず、例えば、支持基材３４に蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂを接着等により固定する方法や、開放窓２８に蛍光体含有部材４４ａ，４４ｂを嵌合させる方法等が用いられうる。なお、枠体である支持基材３４のＬＥＤ１と対向する表面には、拡散光を照明装置内に反射させるために反射膜を形成してもよい。
The
また、ＬＥＤが発する光は高い指向性を有するために、その発光は対向する波長変換領域のみに入射する。しかしながら、ＬＥＤと波長変換カバーとの距離や、複数のＬＥＤ間の距離や、内部構造等の影響により、一部の光が拡散光となって照明光として有効に利用されないことがある。照明効率をより向上させるためには、このような光を利用することが重要になる。図１５にこのような拡散光を波長変換カバー２に導き、有効に利用する方法として、光拡散防止筒４５を設けた形態について説明する。図１５は、図１で示したＬＥＤ照明装置１０の回路基板３の表面に光拡散防止筒４５を設けた以外は同様の構成であるＬＥＤ照明装置５０のＢ−Ｂ'断面における断面図である。ＬＥＤ照明装置５０においては、回路基板３の表面と波長変換カバー２との間において、ＬＥＤ１を収容するような光拡散防止筒４５が設けられている。この場合、図１５において、ＬＥＤ照明装置５０中の矢印Ｑで示しているように、ＬＥＤ１からの発光を光拡散防止筒４５の壁面に反射させることにより効率的に波長変換カバー２に導くことができる。このような光拡散防止筒４５には、その内面に反射率の高い薄膜が形成されている樹脂筒等により形成される。このような光拡散防止筒４５は回路基板３上に支持されていても、波長変換カバー２の表面に支持されていてもよい。
Moreover, since the light emitted from the LED has high directivity, the emitted light is incident only on the opposing wavelength conversion region. However, due to the influence of the distance between the LED and the wavelength conversion cover, the distance between the plurality of LEDs, the internal structure, etc., some light may become diffused light and not be used effectively as illumination light. In order to further improve the illumination efficiency, it is important to use such light. As an example of a method for guiding such diffused light to the
また、上述した光拡散防止筒の代わりに、ＬＥＤ１からの発光を波長変換カバー２に導く導光部を設けてもよい。導光部の具体例としては、ＬＥＤ１の表面に密着または近接し、且つ、波長変換カバー２の波長変換領域にも密着または近接するような透光性のゴムまたはゲルかからなる透光性ゴム部品、または、透光性ゲル部品が挙げられる。透光性ゴム部品または、透光性ゲル部品の例としては、シリコーン成形シート等が挙げられる。このような導光部を設けることにより、ＬＥＤ１からの発光を波長変換カバー２の波長変換領域に効果的に導くことができる。
Moreover, you may provide the light guide part which guides the light emission from LED1 to the
さらに、波長変換カバーの波長変換領域にはレンズ構造を設けてもよい。このようなレンズ構造を設けることにより、外部に放射される照明光を拡散させることができる。ＬＥＤからの発光は指向性が高いために、必然的にＬＥＤ照明装置が発する光も指向性が高くなる。このような場合において、レンズ構造を設けることにより、指向性が緩和されて拡散性が高くなるために、広い範囲に光を照射することができる。具体的には、例えば、図１６の模式断面図に示すように、波長変換カバー２７における支持基材２４の表面にレンズ５４を形成する。このようなレンズ構造を設けた場合には、図１６の矢印Ｎに示すように、ＬＥＤ１からの指向性の高い発光を、拡散性の高い照明光にすることができる。また、このようなレンズ構造は、蛍光体含有部材の表面に直接設けてもよい。
また、ＬＥＤ照明装置にレンズ構造を設けることにより、光出射領域の面積を小さくすることができる。それにより、蛍光体含有部材４４の面積も小さくすることができる。
Furthermore, a lens structure may be provided in the wavelength conversion region of the wavelength conversion cover. By providing such a lens structure, illumination light radiated to the outside can be diffused. Since the light emitted from the LED has high directivity, the directivity of the light emitted from the LED lighting device inevitably increases. In such a case, by providing the lens structure, the directivity is relaxed and the diffusibility is increased, so that light can be irradiated over a wide range. Specifically, for example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 16, a
Further, by providing the LED illumination device with a lens structure, the area of the light emission region can be reduced. Thereby, the area of the phosphor-containing member 44 can also be reduced.
また、波長変換カバーの別の例としては、図１７に示す波長変換カバー７７が配設されたＬＥＤ照明装置７０を説明する。図１７（Ａ）はＬＥＤ照明装置７０の斜視図であり、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＣ−Ｃ'断面における模式断面図である。図中、１はＬＥＤ、７１は蛍光体含有部材、７２は蛍光体含有部材７１を支持する支持基材であるハウジング部材、７３は回路基板、７４はベース部材、５は回路基板７３に電力を供給するためのプラグ、７６は支持基材７７を支持する回転軸、７８はＬＥＤ１からの発光を集光するレンズ、７９は反射膜である。そして、各ＬＥＤ１に対向するように複数の蛍光体含有部材７１がハウジング部材７２に支持されることにより、波長変換カバー７７が形成されている。また、各蛍光体含有部材７１は、互いに蛍光体の含有量や蛍光体組成の異なるサブ領域を有する。なお、図１７（Ａ）ではＬＥＤ照明装置７０の内部構造を説明するために波長変換カバー７７の一部分を透かして表現している。
Further, as another example of the wavelength conversion cover, an
ＬＥＤ照明装置７０においては、回路基板７３の表面に形成された図略の電気回路に、複数のＬＥＤ１，１，・・・が同心円状に実装されて光源ユニットを構成している。そして、プラグ５を図略のコンセントに挿入して回路基板７３に電力を供給することにより、各ＬＥＤ１が点灯する。波長変換カバー７７は、回転軸７６を中心として回動可能に支持されている。そして、各蛍光体含有部材７１はそれぞれＬＥＤ１と対向配置されている。
In the
ＬＥＤ照明装置７０においては、回路基板７３にプラグ５から電力を供給することによりＬＥＤ１が発光する。各ＬＥＤ１からの発光はレンズ７８により集光されて、それぞれ対向する蛍光体含有部材７１に入射する。そして、蛍光体含有部材７１に入射した光の一部又は全部は、蛍光体含有部材７１の入射領域に含有される蛍光体により、その領域における蛍光体組成に応じて定まる波長に波長変換され、ＬＥＤ１の発光波長とは異なる波長の光を発する。そして波長変換されなかったＬＥＤ１の発光と混合される。なお、支持基材７２の内部の表面及び回路基板７３の表面には、光取り出し効率を高めるための金属薄膜等から形成された反射膜７９が形成されている。波長変換カバー７７においては、回転軸７６を中心として回動させることにより、蛍光体含有部材７１の所望の位置にＬＥＤ１を対向配置させることができる。従って、蛍光体含有部材７１の面内において、ＬＥＤ１からの発光が透過する位置を変化させることにより、発光色を変更することができる。
In the
また、波長変換カバーの別の例としては、図１８に示す波長変換カバー８７が配設されたＬＥＤ照明装置８０を説明する。図１８（Ａ）はＬＥＤ照明装置８０を構成する波長変換カバー８７を光源ユニットに取り付ける途中の斜視図である。図１８（Ｂ）はＬＥＤ照明装置８０の斜視図である。図中、１は発光ダイオード（ＬＥＤ）、８１は蛍光体含有部材、８２はベース部材、８３は筒体状の回路基板、８４は電気回路、８５は蛍光体含有部材８１を支持する支持基材であるハウジング部材、５は回路基板８３に電力を供給するためのプラグである。波長変換カバー８７は各ＬＥＤ１に対向する複数の蛍光体含有部材８１（波長変換領域）及びハウジング部材８５からなる。また、各蛍光体含有部材８１は、窓が開けられたハウジング部材８５に嵌合しており、蛍光体の含有量や蛍光体組成の異なるサブ領域を有する。なお、図１８（Ｂ）ではＬＥＤ照明装置７０の内部構造を説明するために波長変換カバー８７の一部分を透かして表現している。
Further, as another example of the wavelength conversion cover, an
ＬＥＤ照明装置８０においては、回路基板８３の表面に形成された電気回路８４に、複数のＬＥＤ１，１，・・・が螺旋状に実装されて光源ユニットを構成している。そして、プラグ５を図略のコンセントに挿入して回路基板８３に電力を供給することにより、各ＬＥＤ１が点灯する。波長変換カバー８７は、支持部材８２に設けられた摺動溝８６により回動可能に支持されている。そして、各蛍光体含有部材８１はそれぞれＬＥＤ１と対向配置されている。
In the
ＬＥＤ照明装置８０においては、回路基板８３にプラグ５から電力を供給することによりＬＥＤ１が発光する。そして、蛍光体含有部材８１に入射した光の一部又は全部は、蛍光体含有部材８１の入射領域に含有される蛍光体により、その領域における蛍光体組成に応じて定まる波長に波長変換され、ＬＥＤ１の発光波長とは異なる波長の光を発する。そして波長変換されなかったＬＥＤ１の発光と混合される。波長変換カバー８７においては、摺動溝８６により回動させることにより、蛍光体含有部材８１の所望の位置にＬＥＤ１を対向配置させることができる。従って、蛍光体含有部材８１の面内において、ＬＥＤ１からの発光が透過する位置を変化させることにより、発光色を変更することができる。なお、ハウジング部材８５の内部の表面及び回路基板８３の表面には、光取り出し効率を高めるための酸化チタンを含む塗料の白色薄膜からなる反射膜が形成されている。
In the
また、波長変換カバーの別の例としては、図１９に示す波長変換カバー９７が配設されたＬＥＤ照明装置９０を説明する。図１９（Ａ）はＬＥＤ照明装置９０の斜視図である。図１９（Ｂ）はＬＥＤ照明装置９０のＤ−Ｄ'断面における模式断面図である。図中、１は発光ダイオード（ＬＥＤ）、９１は蛍光体含有部材、９２はベース部材、９３は筒体状の回路基板、９４は電気回路、９５は蛍光体含有部材９１を支持する支持基材であるハウジング部材、５は回路基板９３に電力を供給するためのプラグ、９６は摺動溝、９８は光拡散防止筒である。そして、蛍光体含有部材９１とハウジング部材９５とから波長変換カバー９７が形成されている。また、各蛍光体含有部材９１は、蛍光体の含有量や蛍光体組成の異なるサブ領域を有する。なお、図１９（Ａ）ではＬＥＤ照明装置９０の内部構造を説明するために波長変換カバー構成体９７の一部分を透かして表現している。
Further, as another example of the wavelength conversion cover, an
ＬＥＤ照明装置９０においては、回路基板９３の表面に形成された電気回路９４に、複数のＬＥＤ１，１，・・・が実装されて光源ユニットを構成している。そして、プラグ５を図略のコンセントに挿入して回路基板９３に電力を供給することにより、各ＬＥＤ１が点灯する。波長変換カバー９７は、ベース部材９２に設けられた摺動溝９６により回動可能に支持されている。各ＬＥＤ１，１，・・・はそれぞれ光拡散防止筒９８により覆われている。光拡散防止筒９８の開口端は波長変換カバー９７の表面と摺動可能に接しているか、わずかな隙間を保持している。そして、各蛍光体含有部材９１はそれぞれＬＥＤ１と対向している。このような光拡散防止筒９８を設けることにより、光出射領域の面積を小さくすることができる。それにより、蛍光体含有部材９１の面積も小さくすることができる。
In the
ＬＥＤ照明装置９０においては、回路基板９３にプラグ５から電力を供給することによりＬＥＤ１が発光する。そして、蛍光体含有部材９１に入射した光の一部又は全部は、蛍光体含有部材９１の入射領域に含有される蛍光体により、その領域における蛍光体組成に応じて定まる波長に波長変換され、ＬＥＤ１の発光波長とは異なる波長の光を発する。そして波長変換されなかったＬＥＤ１の発光と混合される。波長変換カバー９７においては、摺動溝９６により回動させることにより、蛍光体含有部材９１の所望の位置にＬＥＤ１を対向配置させることができる。従って、蛍光体含有部材９１の面内において、ＬＥＤ１からの発光が透過する位置を変化させることにより、発光色を変更することができる。
In the
以上説明したＬＥＤ照明装置は、室内照明のような照明装置のほか、各種ディスプレイ用の光源としても好ましく用いられうる。 The LED lighting device described above can be preferably used as a light source for various displays in addition to a lighting device such as indoor lighting.
１…ＬＥＤ
２，１２，２２，２５，２６，２７，２９，７７，８７，９７，１０２…波長変換カバー
３，７３，８３，９３…回路基板
３ａ，８４，９４…電気回路
４，１０４ ，７２，８５，９５…ハウジング部材
５…プラグ、
６…スライド溝
８６,９６…摺動溝
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０…ＬＥＤ照明装置
１２ｒ…赤色系変換層
１２ｙ…黄色系変換層
２３…紫外線吸収層
２４，３４…支持基材
８２，９２…ベース基材
２８…開放窓
４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，７１，８１，９１…蛍光体含有部材、
４５，９８…光拡散防止筒
５４，７８…レンズ
１１０，１１１…軸
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…波長変換領域
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…波長変換領域のサブ領域
1 ... LED
2, 12, 22, 25, 26, 27, 29, 77, 87, 97, 102 ... wavelength conversion covers 3, 73, 83, 93 ...
6 ...
45, 98 ... light
Claims (14)
蛍光体組成、蛍光体量または厚みの少なくとも１つが互いに異なる複数の波長変換領域を有し、前記発光を入射させる波長変換領域に応じて、出射される光の波長が異なることを特徴とする波長変換カバー。 A wavelength conversion cover containing at least one phosphor used for making light emitted from a light emitting diode incident and emitting wavelength-converted light;
A wavelength having a plurality of wavelength conversion regions in which at least one of the phosphor composition, the phosphor amount or the thickness is different from each other, and the wavelength of the emitted light varies depending on the wavelength conversion region in which the light emission is incident Conversion cover.
前記波長変換カバーは、その面内の所望の波長変換領域で前記発光ダイオードと対向しうるように、可動自在に支持されていることを特徴とする照明装置。 A light-emitting diode, and the wavelength conversion cover according to any one of claims 1 to 8 disposed so as to cover the light-emitting diode,
The illuminating device, wherein the wavelength conversion cover is movably supported so as to face the light emitting diode in a desired wavelength conversion region within the surface.
前記波長変換カバーは、所望の波長変換領域で前記複数の発光ダイオードと対向しうるように、前記発光面において可動自在に支持されていることを特徴とする照明装置。 The plurality of light emitting diodes, a circuit board on which the plurality of light emitting diodes are arranged, and the plurality of light emitting diodes are disposed so as to be isolated from the circuit board and cover the plurality of light emitting diodes. With a wavelength conversion cover,
The illuminating device, wherein the wavelength conversion cover is movably supported on the light emitting surface so as to face the plurality of light emitting diodes in a desired wavelength conversion region.
前記波長変換カバーと前記発光ダイオードとの位置関係を変更することにより、前記発光を入射させる領域を変更させて、出射される光の色を変化させることを特徴とする照明色変換方法。 In the illuminating device which makes the light emission from a light emitting diode enter into the wavelength conversion cover of any one of Claims 1-8, and radiate | emits the light wavelength-converted by this wavelength conversion cover,
An illumination color conversion method comprising: changing a positional relationship between the wavelength conversion cover and the light emitting diode to change a region where the light emission is incident to change a color of emitted light.
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