JP2014011448A

JP2014011448A - 照明装置

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Publication number: JP2014011448A
Application number: JP2012162050A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fujii; 藤井　　敏; Tsunekiyo Iwakawa; 常清岩川; Osamu Taneda; 修種田; Akira Yano; 晃矢野; Junko Takenaka; 順子竹中; Toshihito Oi; 敏民大井
Original assignee: KOWADENKI CO Ltd
Current assignee: KOWADENKI CO Ltd
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JP6035069B2

Abstract

【課題】多数のＬＥＤベアチップに、複数の蛍光体粉末を混合分散させた封止樹脂を塗布する従来の構造では、演色性を制御することが難しい。擬似太陽光のような連続スペクトルを得ると同時に、必要に応じて任意の可視光を放射できる高輝度、大出力、平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。
【解決手段】法面を有する縞状の遮蔽壁を備えた金属基板と、前記金属基板の凹部表面に接合される複数の配列したＬＥＤベアチップと、配列毎にＬＥＤベアチップを駆動制御できる回路基板と、
前記金属基板の表面上に密着する封止枠１９であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数のＬＥＤベアチップとの周囲を囲む内部反射枠と、平面発光モジュールを焦点とする光学系を構成することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ照明に関する。より詳しくは、縞状の遮蔽壁を有する金属基板に複数個のＬＥＤベアチップを連結しそれらを複数配列し、遮蔽壁により区画された領域に蛍光体を充填して光源とした平面発光モジュールおよび演色性、配光性を制御できる大出力照明装置に関する。

光源による物体の見え方、すなわち演色性は、電球、蛍光灯、水銀灯、キセノン灯などによって異なる。白色光と言われるものも色温度によっても異なる。

特開２０１１−４４７４１号公報（特許文献６）に、「「蛍光体膜８は、Ｓｉ基板４で受けるような形で、前記半導体多層膜６の側面およびＳｉ基板とは反対側の主面（光取り出し面）を覆うように形成されている。蛍光体膜８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、青色蛍光体として例えば（Ｂａ、Ｓｒ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋や（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋などから少なくとも１種類、緑色蛍光体として例えばＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋や（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋などから少なくとも１種類、黄色蛍光体として例えば（Ｓｒ、Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋を少なくとも１種類、赤色蛍光体として例えばＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋やＣａＳ：Ｅｕ^２＋や（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）_３Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋などから少なくとも１種類の計４色の蛍光体粉末とＳｉＯ_２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても構わない。蛍光体膜８は、全体に渡ってほぼ―様な厚みを有している。」（段落番号００３１）、「セラミックス基板３１６にＬＥＤチップ２を実装後、第１の樹脂としてシリコーン樹脂３２６等でＬＥＤチップ２を覆い、更に第２の樹脂としてエポキシ樹脂３２８などを用いたインジェクションモールドによりレンズ３０４を形成する。
１７個のＬＥＤチップ２は、セラミックス基板３１６上面に形成された配線パターン３３０によって、３１直列７並列に接続されている。」（段落番号０１４６〜０１４７）、「照明装置３３４において、商業電源から給電がなされると、前述したように、各ＬＥＤチップ２から白色光が発され、レンズ３０４を介して放射される。
ＬＥＤモジュール３００に対して電流を１Ａ流したときの典型的な特性として、全光束は４，０００ｌｍ、中心光度１０，０００ｃｄであった。また、その発光スペクトルは図３３に示すとおりであった。」（段落番号０１５５）、図２７、図２９、図３１、図３３」という記載がある。

特表２００３−５３５４７７号公報（特許文献７）に、「「本発明では、ＢＧＧ混合、つまり青色、黄色および緑色の組み合わせに基づく全く新しいコンセプトが初めて利用される。この場合重要であるのは、黄色の蛍光体がワイドバンドであって、十分な発光の成分を赤色のスペクトル領域にも有している、特にこの発光体の全発光の少なくとも２０％の成分を６２０ｎｍ以上のスペクトル領域の可視領域に有しているということである。」（０００７）、「白色ＬＥＤのさらに別の有利な実施例では、ＩｎＧａＮチップ（４５０ｎｍで青色発光）に加えて、上記のクロロシリケート蛍光体（ＣＳ：Ｅｕ）のＹＡＧ：Ｃｅとの組み合わせが用いられる。この実施例は、両蛍光体の温度消光挙動が極めて等しいことを特徴としており、このことは、図６において明らかである。両蛍光体の温度消光挙動は、信頼性の高い使用領域（約１００℃まで）にわたって実際的には同様であり、温度にはほんのわずかにしか依存しない。たとえば、ここで測定された混合ガーネット（Ｙ_０．３３Ｇｄ_０．６３Ｃｅ_０．０４）Ａｌ_５Ｏ_１２のような他のガーネットでは、温度恒常性が著しく劣っている（図６にこの混合ガーネットを（Ｙ，Ｇｄ）ＡＧ：Ｃｅで表す）。これにより、種々様々な温度条件の下での、色度座標および別の光工学的なデータの特別な恒常性が、この実施例において保証され、この実施例は、ＳＥとしてＹ（またはＴｂも）を多量に含有している（ＳＥ格子サイトの少なくとも６０モル％）。この実施例の発光スペクトルを、図７に示す。これは、８０００Ｋの色温度および色度座標ｘ＝０．２９４およびｙ＝０．３０９に対応している。また、色再現は、Ｒａ＝７７である。両蛍光体の混合比は、４．６：１である。」」」という記載がある。

特願２０１１−１７４３６１（特許文献１０）に、「「複数の大出力発光素子を金属基板・封止枠、等に接合する光源とレンズ系とで構成とし、ヒートシンク、ヒートパイプや放熱フィンを介して排熱されることで、発光素子を高密度に集積しても、蓄熱が抑制され、効率よく、持続的に発光することができ、また、封止材に蛍光体を分散することで蛍光体の粒子が光源となり、あたかも封止枠内が単一光源のように作用することで、平面発光単一型光源とみなし、これを点光源とするレンズ系による配光性を制御することにより、高い伝熱性と熱輸送及び平面発光の光源を配光制御するという作用機構によって、照度むらのない、近距離、遠距離の配光性を制御した、高輝度、大出力の新規なＬＥＤ照明装置を実現したものである。」（段落番号００９３）」という記載がある。

特開２０１１−４４７４１号公報特開２００３−５３５４７７号公報特願２０１１−１７４３６１号

しかしながら、大出力、高輝度を達成するためには多数のＬＥＤを用いて、高負荷を懸ける必要がある。高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、高温になると放射強度が低下する。ＬＥＤランプをアレイすると照明ムラが生じる。多数のＬＥＤベアチップを集積アレイすると急激に昇温するので、放射強度が急激に低下し、動作不良することにも繋がる。

また、擬似太陽光のような連続スペクトルを得ると同時に、必要に応じて任意の可視光を放射できる照明装置にすることが求められる。
本発明は、高輝度、大出力の平面発光単一型の光源であり、それを用いて近距離、遠距離に到達する配光性を制御できると共に演色性をも制御できる高輝度、大出力、平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。

本願発明者は、鋭意研究の結果、ＬＥＤベアチップの昇温を抑制し、個々の発光領域を区画するための、縞状の、法面を有する遮蔽壁を備えた、熱伝導性の高い金属等の基板に複数のＬＥＤベアチップを直接に接合し、接着して集積することにより、ＬＥＤベアチップからの発熱を金属等の基板及び遮蔽壁に伝熱し、金属等の基板とヒートシンク、ヒートパイプや放熱フィンを接合し、大量の熱輸送と排熱を行うとともに、縞状の遮蔽壁の法面及びＬＥＤベアチップを集積した凹部に、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光を発光するそれぞれ単独の蛍光体を算出した体積量を塗布し、これを点光源とするレンズ系によって配光性を制御することにより発明を完成し、上記課題を解決した。すなわち、

本願発明者は、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体を必要とする波長域から算出した蛍光体を遮蔽壁に囲まれた領域に塗布し、配列したＬＥＤベアチップに印加する電圧制御またはＬＥＤベアチップに流れる電流制御により演色性にも対応した、照度むらのない、近距離、遠距離の配光性を制御した、高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置を実現したものである。

本発明の照明装置は、縞状の法面を有する遮蔽壁を備えた金属基板と、前記金属基板の凹部表面に接合される複数の配列したＬＥＤベアチップと、配列毎にＬＥＤベアチップを駆動制御できる回路基板と、前記金属基板の表面上に密着する封止枠であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数の発光素子との周囲を囲む封止枠と、前記封止枠内部において、前記発光素子と接触しつつ前記発光素子を封止する封止材とを備え、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体のそれぞれが蛍光を発する蛍光スペクトルを加算して黒体温度の放射スペクトルに見合う量の蛍光体をそれぞれ独立に遮蔽壁の法面及びＬＥＤベアチップを集積した凹部に塗布し、封止剤を充填した平面発光モジュールと、前記平面発光モジュールを焦点とする光学系を構成する、前記金属基板の裏面および前記遮壁をヒートシンク、ヒートパイプ及び／又は放熱フィンと接合、密接又は接着させることを特徴とする高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置である。

本発明の照明装置は、前記金属基板、遮蔽壁が、熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）が１００〜１０，００の範囲である金属、合金、半導体化合物、炭素のそれぞれを板状にしたものから選ばれた少なくとも一つのものを含む。とくに、前記金属基板が、真鍮、窒化アルミニウム、ガリウムナイトライド、アルミニウム、金、銀、銅、石炭、グラアァイト、ダイヤモンド、グラフィンから選ばれた少なくとも一つのものが好ましい。
また、前記遮蔽壁の内部が中空構造であり、ヒートポンプの機能を有するものである。

前記ＬＥＤベアチップが、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤであるものが好ましい。

本発明の照明装置は、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４１±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍの蛍光体であるものも黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置に含まれる。

本発明の照明装置は、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、青色ＬＥＤベアチップの励起光（４４０〜４６０ｎｍ）による蛍光波長ピークが４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）３０〜１００ｎｍの蛍光体であるものも黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置に含まれる。

本発明の照明装置は、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、ナイトライド系、バリウムージルコニウムーシリコン酸化物蛍光体であって、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤによる蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８５０±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９５±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、擬白色ＬＥＤ蛍光体ＹＡＧ（Ｐ４６Ｙ３）に対してピーク強度比が１１０％以上、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）１００〜３００ｎｍの蛍光体であることを特徴とする黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置でもある。

本発明の照明装置は、
前記封止材の上層に積層される熱伝導性フィルムを更に備え、前記発光素子の発する光を平面単一発光として行なうものである。
更に前記熱伝導性フィルムが、熱伝導性のある網目状のものとの複合したもの及び／又は金属蒸着したものも含まれる。

本発明の照明装置は、
前記封止材又はその上層に積層される熱伝導性フィルムの上面方向３０〜３００ｍｍを移動させることができるレンズ系機構を更に備えていることを特徴とする黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置でもある。

本発明の照明装置は、複数のＬＥＤベアチップを熱伝導性の高い金属等の基板に直接に接合、接着することにより、ＬＥＤベアチップからの放熱を金属等の基板及び封止枠に伝熱し、ヒートシンク、ヒートパイプや放熱フィンを介して排熱されることで、発光素子を高密度に集積・アレイすることができるので、小型照明機器はもとより、スタジアム用の投光装置等、ロケーション用スポットライト等、体育館等の大空間用の大型で、大出力で、高輝度の照明装置とすることができる。

また、縞状の法面を有する遮蔽壁を備えたことでＬＥＤベアチップ集積部の温度上昇が抑制されるので、温度上昇による照度低下を抑制できる。
蛍光体の発光に伴う熱の発生も遮蔽壁及び封止枠によって伝導されて温度上昇が抑制されるので、発光効率の低下が抑えられる。
また、前記遮蔽壁の内部が中空であり、中空部に熱媒体を循環させることで、ヒートポンプの機能を有するものであるから、ＬＥＤベアチップ集積部の排熱がより向上し、大出力の照明装置を具現できる。

ＬＥＤベアチップを高密度に集積することができること、蛍光体層中の蛍光体の粒子が光源となり、あたかも封止枠内が単一光源のように作用することにより、あたかも封止枠内が単一に平面発光した光源となり、照度ムラが殆ど生じないため、目が疲れない均一な照明を実現できる。
また、平面発光単一型光源とみなせることで、モザイク状に分布した複数のＲＧＢスペクトルが混光され、黒体温度の放射スペクトルに見合う光源ができる。ＲＧＢ蛍光体の量を変えることにより、また、配列毎にＬＥＤベアチップを駆動制御できる回路基板を有するので配列単位で放射輝度を制御することで、必要とする演色性を得ることが可能であり、また各々の発光領域の放射強度を個別に制御（時間的な制御も含む）することにより、任意の発光色を得ることが可能である。

黒体温度６０００Ｋの放射スペクトルが得られるので、オゾン、水（ミストなど）によるフィルターを付設することで、擬似太陽光を実現することができ、太陽光発電のテスト照明装置として利用できる。
さらに、平面発光単一型光源とみなし、これを点光源とするレンズ系による配光性を制御することにより、近距離、遠距離の照度分布を制御できるので、大空間作業場の照明灯、自動車道路の照明灯や街灯などに使用することができる。

本発明照明器具実施形態の光源部図面である。本発明照明器具の光源部平面図である。平面発光モジュール部の発光領域と蛍光体層の断図面である。単一のＬＥＤベアチップの発光領域と蛍光体層断図面である。用いた蛍光体による蛍光スペクトル強度（相対値）図である。用いた蛍光体による蛍光スペクトル強度（相対値）図である。用いた蛍光体による蛍光スペクトル強度（相対値）図である。用いた蛍光体による蛍光スペクトル強度（相対値）図である得られた擬太陽光連続スペクトルに近似した蛍光スペクトル強度（相対値）図である。二種類の発光領域から得られる発光スペクトル強度（相対値）図である。本発明照明器具実施形態の光源モジュール部図面である。

本発明の照明装置に関する実施するための形態について記載する。
以下、ベアチップ状態の発光素子をＬＥＤベアチップといい、一般に市販されている封止材で封止されている発光素子をＬＥＤ素子という。

実施の形態１

本発明の照明装置光源部の基本構成を図１に示す。
ＬＥＤベアチップ１２と実装基板１０と、封止枠１９と、遮蔽壁２２と、各種蛍光体４２，４４，４８，５０等、封止材の層２０から構成されている。実装基板１０上に、ＬＥＤベアチップ１２を複数個直接接合する。実装基板１０は熱伝導率の高い材料が好ましく、例えば銅基板やアルミニウムの金属基板や窒化ケイ素あるいは窒化アルミニウムのセラミクス基板を用いる。

実装基板１０が金属基板の場合、ＬＥＤベアチップの金属基板への実装は、例えばシリコーン系のダイボンド樹脂１４を用いる。金属基板１０上のチップ実装領域外には、ＬＥＤベアチップ１２に電圧を供給するための回路線を有する回路基板（図示せず）を固定し、回路基板上の電極パッドおよびチップ上の電極パッド間をＡｕワイヤ線（図示せず）によりワイヤボンディングを行う。あるいは実装基板１０が配線パターンを有するセラミクス基板の場合には、実装基板１０上のＡｕパッドにＬＥＤベアチップをフリップチップ実装しても良い。

ワイヤボンディング後チップ実装領域にシリコーン系封止樹脂に蛍光体を添加した封止材を用いて、ＬＥＤベアチップ１２と接触しつつ、覆うように充填し、この後、例えば１５０℃程度でキュアさせて蛍光体を分散させた封止材の層２０を形成する。封止材の層２０はＬＥＤベアチップ１２の表面と略平行になるように形成する。
ＬＥＤベアチップを熱伝導性の高い基板上に直接実装する図１の構造においては、ＬＥＤベアチップからの発熱を効率良く熱拡散できるため、複数のＬＥＤベアチップを高密度で実装することが可能である。また実装したＬＥＤベアチップ全体を蛍光体粉末を分散させたシリコーン系封止樹脂で被覆することにより、ＬＥＤベアチップからの発光およびＬＥＤベアチップからの発光により励起された蛍光体からの発光が、封止層内で拡散することにより、大光量で高均一な拡散光を実現することが可能である。本発明はかかる基本構成において、本発明による新規の構造により、太陽光と近似した概ね３５０ｎｍから７００ｎｍの連続スペクトルを提供するものである。以下、本発明による実施の形態を説明する。

本発明の照明装置光源部の実施の形態１について図１および図２を用いて説明する。実装基板１０上に形成された光源全体が、遮蔽壁２２により区切られた複数の異なる発光波長帯域を有する発光領域から構成され、少なくとも二種類以上の異なる発光波長を有する発光領域から構成される。図１においては、２３，２４，２６，２８の四発光領域から形成される例であり，図２においては、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９の七発光領域から形成される例であり、発光領域はストライプ状に配列されるが、発光領域を例えば格子状に構成することも可能である。

図３は、実施の形態１を示す光源部平面図２の断面図である。図３において、遮蔽壁２２は傾斜角を有しており、実装基板１０と一体化している。例えば、銅をプレス加工した波型シート状としているが、図４に示した形状とすることも可能である（図４では単一の発光領域を示す）。本発明によれば、異なる発光波長を有する発光領域２４、２６、２８の各々の発光領域が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２と、青色ＬＥＤベアチップ１２からの発光により励起される蛍光体層とから成ることを特徴としている。

蛍光体層の構造に関し、図３の第一の発光領域２４を用いて説明する。少なくとも遮蔽壁２２の傾斜側面および遮蔽壁２２に囲まれた青色ＬＥＤベアチップ実装面上に、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２からの発光により励起される、第一の蛍光体層３０を塗布形成した。第一の蛍光体粉末を分散させたシリコーン系封止材を遮蔽壁２２で囲まれた発光領域全体に塗布し、１５０℃程度でキュアして第一の蛍光体層３０を形成した。

第一の発光領域２４は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２として、ＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を使用し、５１０ｎｍから５２０ｎｍに発光のピークを有する緑色蛍光体、例えば、三菱化学（株）製ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させた第一の蛍光体層３０とから構成した。第一の発光領域２４からの発光スペクトル強度（相対値）を図５に示す。測定はコニカミノルタ製色彩輝度計ＣＳ−２００を使用し、データ処理として色彩管理ソフトウェアＣＳ−Ｓ１０Ｗを使用した。以下発光スペクトル強度（相対値）測定は同様である。

第二の発光領域２６は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２として、ＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を使用し、５３５ｎｍ〜５５０ｎｍに発光のピークを有する緑蛍光体、例えば、電気化学（株）製のナイトライド系（βサイアロン）蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させた第二の蛍光体層３４とから構成した。第二の発光領域２６からの発光スペクトル強度（相対値）を図６に示す。

第三の発光領域２８は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２として、ＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を使用し、５９０ｎｍから６００ｎｍに発光のピークを有する黄色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系（αサイアロン）蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させた第五の蛍光体層３８とから構成した。第三の発光領域２８からの発光スペクトル強度（相対値）を図７に示す。

第四の発光領域２３は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光のピークを有する青色ＬＥＤベアチップ１２として、ＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を使用し、６４０ｎｍ〜６５０ｎｍに発光のピークを有する赤色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）をシリコーン系封止材に分散させた第六の蛍光体層とから構成した。第四の発光領域２３からの発光スペクトル強度（相対値）を図８に示す。

第五の発光領域２５は、６２０ｎｍ〜６３０ｎｍに発光のピークを有する赤色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系蛍光体粉末（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）をシリコーン系封止材に分散させて、青色ＬＥＤベアチップ、例えばＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を覆うように充填した。

第六の発光領域２７は、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍに発光のピークを有する緑色蛍光体、例えば、三菱化学（株）製（ＢａＳｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させて、青色ＬＥＤベアチップ、例えばＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を覆うように充填した。

第七の発光領域２９は、４７０ｎｍから５００ｎｍに発光のピークを有する青緑色蛍光体、例えば、バリウムージルコニウムーシリコン酸化物蛍光体粉末（Ｂａ，Ｅｕ）ＺｒＳｉ３Ｏ９（ピーク波長４８０ｎｍ）をシリコーン系封止材に分散させて、紫色ＬＥＤベアチップ、例えば三菱化学社製の紫色ＬＥＤベアチップＸＣＧ−７００−Ｄを覆うように充填した。

複数の発光スペクトルの異なる蛍光体粉末をシリコーン系封止材に混合分散させて、青色ＬＥＤベアチップを覆う従来の構成とは異なり、各々の蛍光体層は単一の蛍光体粉末で構成されるため、青色発光から他可視光への変換効率を高めると共に擬似太陽光光源として格別の効果を奏する。
また、照明の使用目的に適合するように、発光領域を設定することが可能であり、これらの七つの発光領域を組み合わせることにより、必要とする任意の可視光線を得ることができる。

実施の形態１を示す、光源部平面図２において、青色ＬＥＤベアチップあるいは紫色ＬＥＤベアチップ１２を４０個直列に接続し、その縦方向配列ピッチを２．５ｍｍとした。また横方向は遮蔽壁ピッチを３．５ｍｍとして、七つのストライプ状発光領域を４セット繰り返し、二十八列配置した。遮蔽壁２２の底部幅は１．０ｍｍであり、高さは１．０ｍｍとした。総数１１２０個の各々のＬＥＤチップを３Ｖ、３５０ｍＡで駆動し、ＬＥＤチップへの全投入電力を約１１８０Ｗとした。
七つの発光領域を組み合わせ、それぞれの発光領域からの放射強度を調整して得られた発光スペクトルを図９に示す。
太陽光と近似した概ね４５０ｎｍから７００ｎｍの連続スペクトルを得ることができた。また、遮蔽壁２２は熱伝導性に優れたＬＥＤベアチップ実装基板と一体化しているため、蛍光体層の温度上昇を低減することが可能となった。

次に実施の形態１に対する実験例２につき説明する。実施の形態１を示す、光源部図面１及び光源部平面図２において、５３５ｎｍ〜５５０ｎｍに発光のピークを有する緑蛍光体、例えば、電気化学（株）製のナイトライド系（βサイアロン）蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させて、青色ＬＥＤベアチップ、例えばＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を覆うように充填した第二の発光領域２６と、５９０ｎｍから６００ｎｍに発光のピークを有する黄色蛍光体、例えば、電気化学（株）製ナイトライド系（αサイアロン）蛍光体粉末をシリコーン系封止材に分散させて、青色ＬＥＤベアチップ、例えばＧｅｎｅＬｉｔｅ社製Ｂ４５４５ＥＣＩ０を覆うように充填した第三の発光領域２８の二種類の発光領域で構成する。青色ＬＥＤベアチップ１２を４０個直列に接続し、その縦方向配列ピッチを２．５ｍｍとした。また横方向配列ピッチを３．５ｍｍとして、二種類の発光領域を１４セット繰り返し、二十八列配置した。総数１１２０個の各々のＬＥＤチップを３Ｖ、３５０ｍＡで駆動し、ＬＥＤチップへの全投入電力を約１１８０Ｗとした。かかる光源からの発光スペクトルを図１０に示す。
赤色蛍光体を添加していないため擬似太陽光としては満足できるレベルではないが、疑似白色光としては良好なレベルにある（色温度と偏差）。製造工程が比較的簡単で、制御も容易である等、コストダウンできるメリットがある。

実施の形態２

図１１に実施の形態２を示す。実施の形態１の構成に放熱部として、ヒートパイプ部５６と放熱フィン５８とを追加したものである。
ヒートパイプ５６は金属基板１０のＬＥＤベアチップ１２の実装と反対の面に配設され、例えばＣｕにＮｉメッキ処理したものを使用した。またヒートパイプ中に水を注入したものを使用した。図１１ではヒートパイプ部５６を金属基板１０内に埋め込む形態としているが、ＬＥＤベアチップ１２の実装基板にヒートパイプ部５６を接合する構造としても良い。ヒートパイプ部５６は放熱フィン５８に圧入接合しているが、他の熱抵抗の小さい接合の工法も可能である。図１１において例えば、消費電力１Ｗタイプのチップを１１２０個実装し、発光部全体に約１１８０Ｗ投入した。この際の金属基板１０の裏面温度は７８℃以下であり、実用上問題ない温度であることを確認した。

１０実装基板
１２ＬＥＤベアチップ，青色ＬＥＤベアチップ、紫色ＬＥＤベアチップ
１４ダイボンド樹脂
１９封止枠
２０封止材の層
２２遮蔽壁
２３第四の発光領域
２４第一の発光領域
２５第五の発光領域
２６第二の発光領域
２７第六の発光領域
２８第三の発光領域
２９第七の発光領域
３０第一の蛍光体層
３４第二の蛍光体層
３８第三の蛍光体層
４２緑色蛍光体
４４黄色蛍光体
４８緑色蛍光体
５０赤色蛍光体
５６熱輸送パイプ（ヒートパイプ）
５８放熱フィン

Claims

法面を有する、縞状の遮蔽壁を備えた金属基板と、前記金属基板の凹部表面に接合される複数の配列したＬＥＤベアチップと、配列毎にＬＥＤベアチップを駆動制御できる回路基板と、前記金属基板の表面上に密着する封止枠であると共に前記回路基板の全部又は一部と配線接続された複数の発光素子との周囲を囲む封止枠と、前記封止枠内部において、前記発光素子と接触しつつ前記発光素子を封止する封止材とを備え、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体のそれぞれが蛍光を発する蛍光スペクトルを加算して、黒体温度の放射スペクトルに見合う量の蛍光体をそれぞれ独立に遮蔽壁の法面及びＬＥＤベアチップを集積した凹部に塗布し、封止剤を充填した平面発光モジュールと、前記平面発光モジュールを焦点とする光学系を構成する、前記金属基板の裏面および前記遮蔽壁をヒートシンク、ヒートパイプ及び／又は放熱フィンと接合、密接又は接着させることを特徴とする高輝度、大出力の新規な平面発光の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記金属基板、遮蔽壁が、熱伝導率（Ｗ／ｍ＊Ｋ）が１００〜１０，００の範囲である金属、合金、半導体化合物、炭素のそれぞれを板状にしたものから選ばれた少なくとも一つのものを含む。とくに、前記金属基板が、真鍮、窒化アルミニウム、ガリウムナイトライド、アルミニウム、金、銀、銅、石炭、グラアァイト、ダイヤモンド、グラフィンから選ばれた少なくとも一つである請求項１に記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記遮蔽壁がその内部を中空構造にしてあり、ヒートポンプの機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤベアチップが、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤである請求項１又は請求項３に記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４１±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項４のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、青色ＬＥＤベアチップの励起光（４４０〜４６０ｎｍ）による蛍光波長ピークが４８０±５ｎｍ、５１８±５ｎｍ、５２８±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９１±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）３０〜１００ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項５のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体として、ナイトライド系、バリウムージルコニウムーシリコン酸化物蛍光体であって、放射波長ピークが４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ及び／又は３８０〜４２０ｎｍの紫色ＬＥＤによる蛍光波長ピークが４５５±５ｎｍ、４８５０±５ｎｍ、５４３±５ｎｍ、５９５±５ｎｍ、６２７±５ｎｍ、６４６±５ｎｍであって、擬白色ＬＥＤ蛍光体ＹＡＧ（Ｐ４６Ｙ３）に対してピーク強度比１１０％以上、スペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）１００〜３００ｎｍの蛍光体である請求項１から請求項６のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。
前記封止材の上層に積層される熱伝導性フィルムを更に備え、
前記発光素子の発する光を平面発光として行なう請求項１から請求項７のいずれかに記載の照明装置。
前記熱伝導性フィルムが、熱伝導性のある網目状のものとの複合したもの及び／又は金属蒸着したものである請求項１から請求項８のいずれかに記載の照明装置。
前記封止材又はその上層に積層される熱伝導性フィルムの上面方向３０〜２００ｍｍを移動させることができるレンズ系機構を更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の黒体放射スペクトル型ＬＥＤ照明装置。