JP2015133450A - 発光装置、照明用光源、および照明装置 - Google Patents

発光装置、照明用光源、および照明装置 Download PDF

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考志 大村
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然 鄭
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Abstract

【課題】演色性が向上され、かつ、色ずれが認識され難い発光装置等を提供すること。
【解決手段】発光装置1であって、基板10と、基板10に実装された青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22とを備え、青色LEDチップ21は、赤色LEDチップ22よりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さく、基板10の、青色LEDチップ21実装された部分の厚みは、基板10の、赤色LEDチップ22が実装された部分の厚みよりも大きい。
【選択図】図2

Description

本発明は、発光装置ならびにこれを備える照明用光源および照明装置に関する。
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、高効率で省スペースな光源として照明用途またはディスプレイ用途等の各種の照明装置に広く利用されている。
また、LEDは、発光によってLED自身から熱が発生し、これによりLEDの温度が上昇して光出力が低下するという特性を有している。つまり、LEDは、自身が発する熱によって、発光効率が低下する。このため、LEDモジュール(発光装置)の放熱対策は重要である。
特許文献1には、発熱量の多い半導体素子が導電性パターンを介して支持基板に熱を伝導する熱伝導通路が形成された半導体装置が開示されている。
特開平10−321909号公報
LEDモジュールでは、例えば青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するよう構成される。また、演色性を向上させるために、上記構成に加えて赤色LEDチップが用いられる場合もある。
しかしながら、青色LEDチップと赤色LEDチップとは、温度変化に対する光出力の低下の割合(温度特性)が異なるため、青色LEDチップと赤色LEDチップとを有するLEDモジュールでは、色ずれの問題が生じる。つまり、青色LEDチップおよび黄色蛍光体による白色光と、赤色LEDチップからの赤色光との組み合わせによって得られるLEDモジュールでは、発光色の変化が認識され易い。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、演色性が向上され、かつ、色ずれが認識され難い発光装置等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板に実装された第一発光素子および第二発光素子とを備え、前記第一発光素子は、前記第二発光素子よりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さく、前記基板の、前記第一発光素子が実装された部分の厚みは、前記基板の、前記第二発光素子が実装された部分の厚みよりも大きい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記基板は、前記第二発光素子が実装された主基板と、前記第一発光素子が実装された副基板とを有し、前記副基板は、前記主基板の前記第二発光素子が実装された面である前面に配置されており、前記第一発光素子は、前記副基板の、前記主基板とは反対側の面に実装されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記主基板は、前記第二発光素子と接続された配線を有し、前記副基板は、前記配線上に配置されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記副基板の、前記主基板の前記前面からの高さは、前記第二発光素子の、前記主基板の前記前面からの高さよりも低いとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記副基板の熱伝導率は、前記主基板の熱伝導率よりも低いとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記主基板は、アルミニウム、銅、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムを基材とする基板であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記副基板は、樹脂を基材とする基板であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記第一発光素子は、青色LEDチップであり、前記第二発光素子は、赤色LEDチップであるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記第一発光素子は、第一容器と、前記第一容器内に実装された青色LEDチップとを有する表面実装型LED素子であり、前記第二発光素子は、第二容器と、前記第二容器内に実装された赤色LEDチップとを有する表面実装型LED素子であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源は、上記いずれかの態様に係る発光装置を備える。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの態様に係る発光装置を備える。
本発明によれば、演色性が向上され、かつ、色ずれが認識され難い発光装置等を実現できる。
図1は、青色LEDチップおよび赤色LEDチップの温度特性の違いを表すグラフである。 図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の外観斜視図である。 図3は、図2のA−A線における発光装置の断面図である。 図4は、図3の一部を拡大した拡大断面図である。 図5Aは、実施の形態における複数の発光素子の接続関係の一例を示す模式図である。 図5Bは、実施の形態における複数の発光素子の接続関係の別の一例を示す模式図である。 図6は、実施の形態における青色LEDチップおよび赤色LEDチップそれぞれの発光開始からの経過時間と光出力との関係の一例を示すグラフである。 図7は、複数のLEDチップが実装された1枚の基板を備える発光装置の構成概要を示す断面図である。 図8は、実施の形態2に係る電球形ランプの構成概要を示す図である。 図9は、実施の形態3に係る照明装置の断面図である。 図10は、実施の形態3に係る照明装置およびその周辺部材の外観斜視図である。 図11Aは、表面実装型LED素子を備える発光装置の外観斜視図である。 図11Bは、第一SMD型LEDの構成概要を示す図である。 図11Cは、第二SMD型LEDの構成概要を示す図である。
本願発明者らは、従来の発光装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
上述のように、例えば演色性の向上のために、青色LEDチップおよび赤色LEDチップのような温度特性が互いに異なる発光素子を備える発光装置では、色ずれの問題が生じる。
図1は、青色LEDチップおよび赤色LEDチップの温度特性の違いを表すグラフである。なお、図1における縦軸は、青色LEDチップおよび赤色LEDチップのそれぞれについて、所定の温度(例えば25℃)における光出力(光束)を1とした場合の、相対的な光出力の値を示している。このことは、後述する図6についても適用される。
図1に示すように、青色LEDチップおよび赤色LEDチップはともに、ジャンクション温度(Tj)の上昇とともに、光出力も低下する。しかし、その低下の割合が青色LEDチップと赤色LEDとで異なる。
具体的には、青色LEDチップは、赤色LEDチップよりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さい。つまり、簡単にいうと、青色LEDチップは赤色LEDチップよりも温度特性がよいと言える。
言い換えると、赤色LEDチップは、青色LEDチップよりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が大きい。つまり、簡単にいうと、赤色LEDチップは青色LEDチップよりも温度特性が悪いと言える。
その結果、発光装置が点灯を開始して時間が経つにつれ、青色LEDチップと赤色LEDチップとの間の光出力の差が大きくなり、この光出力の差の変化(拡大)が、発光装置から放出される光における色ずれとして認識される。
ここで、演色性の向上のために、発光装置において青色LEDチップと赤色LEDチップとを混在させるのではなく、青色LEDチップを封止する封止部材に、黄色蛍光体だけでなく赤色蛍光体を含ませることも考えられる。
しかしながら、この場合、発光装置から放出される光の発光波長域を、青色LEDチップと赤色LEDチップとを混在させた場合と比較すると、人間の視感度が最も高い555nm付近から離れた領域に多く現れる。
つまり、青色LEDチップを用いて白色光を放出する発光装置における演色性の向上の手法としては、視感度を考慮した場合、赤色蛍光体を用いる手法よりも、赤色LEDチップを用いる手法の方が好ましいと言える。
また、青色LEDチップおよび赤色LEDチップいずれかについての放熱を、上記従来の技術のように、基板上の配線に担わせることも考えられるが、このような対策は、配線レイアウトの自由度についての制限にもなり得る。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、本願発明者が鋭意検討した結果、演色性が向上され、かつ、色ずれが認識され難い発光装置についての着想を得た。
以下、実施の形態に係る発光装置等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の各実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の各実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1について説明する。
[発光装置]
以下、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の構成について、図2〜図6を用いて説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の外観斜視図である。
図3は、図2のA−A線における発光装置1の断面図である。
図2に示すように、発光装置1は、基板10と、基板10に実装された青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22とを備える。青色LEDチップ21は第一発光素子の一例であり、赤色LEDチップ22は第二発光素子の一例である。
また、図3に示すように、基板10の、青色LEDチップ21が実装された部分の厚みK1は、基板10の、赤色LEDチップ22が実装された部分の厚みK2よりも大きい。
本実施の形態では、基板10は、赤色LEDチップ22が実装された主基板12と、青色LEDチップ21が実装された副基板11とを有する。また、副基板11は、主基板12の赤色LEDチップ22が実装された面である前面12aに配置されており、青色LEDチップ21は、副基板11の、主基板12とは反対側の面(副基板11の前面11a)に実装されている。
より詳細には、発光装置1は、図2および図3に示すように、それぞれ2つの青色LEDチップ21が実装された2枚の副基板11が、主基板12の前面12aに配置されており、主基板12の前面12aには、4つの赤色LEDチップ22が実装されている。
また、本実施の形態では、例えば図2に示すように、Y軸方向に並ぶ2つの青色LEDチップ21が第一封止部材51によって封止され、Y軸方向に並ぶ2つの赤色LEDチップ22が第二封止部材52よって封止されている。
第一封止部材51は、例えば、波長変換材として黄色蛍光体を含む樹脂で形成されており、青色LEDチップ21から放出される青色光は、第一封止部材51を通過することで白色光に変換される。
また、第二封止部材52は、例えば透明な樹脂で形成されており、赤色LEDチップ22から放出される赤色光は、波長変換(色変換)されることなく第二封止部材52から外部に放出される。
このように、複数の青色LEDチップ21と黄色蛍光体との組み合わせによって生成される白色光に、赤色LEDチップ22からの赤色光が加えられることで、発光装置1から放出される光の演色性が向上される。
ここで、上述のように、青色LEDチップ21は、赤色LEDチップ22よりも温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さい。
本実施の形態では、このように温度特性が互いに異なる青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22は、基板10の構造上の特徴により、互いに放熱効率が異なる環境下に置かれる。その結果、発光装置1が点灯を開始した後の色ずれが認識され難くなる。この効果については、図6を用いて後述する。
このように、本実施の形態における発光装置1は、基板10にLEDチップが直接実装されたCOB(Chip On Board)構造のLEDモジュールである。以下、発光装置1の各構成部材について説明する。
[基板]
基板10は、本実施の形態では、副基板11と主基板12とで構成されている。
これらのうち、赤色LEDチップ22が実装される主基板12は、例えばメタルベース基板またはセラミック基板である。
セラミック基板としては、酸化アルミニウム(アルミナ)からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。
青色LEDチップ21が実装される副基板11は、例えば樹脂を基材とする樹脂基板である。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板、または、ポリイミド等からなる可撓性を有するフレキシブル基板等が採用される。
このように、本実施の形態において、副基板11は熱伝導率が比較的に低い基板であり、主基板12は熱伝導率が比較的に高い基板である。
なお、主基板12として、例えば光反射率が高い(例えば光反射率が90%以上の)基板が採用されてもよい。主基板12として光反射率の高い基板が採用されることで、LEDチップ(21、22)の光を主基板12の表面で反射させることができ、その結果、発光装置1の光取り出し効率が向上される。このような基板としては、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板が例示される。
また、本実施の形態では、主基板12に実装された赤色LEDチップ22の高さと、副基板11の厚みとの関係に一つの特徴を有する。
図4は、図3の一部を拡大した拡大断面図である。
図4に示すように、副基板11の厚みは、赤色LEDチップ22の高さよりも小さい。つまり、副基板11の、主基板12の前面12aからの高さh1は、赤色LEDチップ22の、主基板12の前面12aからの高さh2よりも低い。
これにより、赤色LEDチップ22の光に対する副基板11による遮光量が抑制される。つまり、赤色LEDチップ22からの光の取り出し効率の、副基板11が存在することによる低下が抑制される。
なお、赤色LEDチップ22の高さh2は、例えば0.2mmであり、副基板11の高さ(厚み)h2は、例えば、0.1mmである。また、主基板12の厚みは、例えば1mmである。
[LEDおよび封止部材]
基板10上に実装される複数の発光素子は、複数の青色LEDチップ21と複数の赤色LEDチップ22とを含む。
青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22は、いずれも単色の可視光を発するベアチップある。青色LEDチップ21としては、例えばInGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm〜470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子が採用される。
また、赤色LEDチップ22としては、例えばAlGaInP系の材料によって構成された、中心波長が約630nm〜660nmの半導体発光素子が採用される。
本実施の形態では、例えば図2に示すように、Y軸方向に並ぶ2つの青色LEDチップ21が第一封止部材51によって封止され、Y軸方向に並ぶ2つの赤色LEDチップ22が第二封止部材52よって封止されている。
第一封止部材51は、黄色蛍光体粒子を含む透光性樹脂材料で構成されている。透光性樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂が用いられる。また、黄色蛍光体粒子としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)系の黄色蛍光体粒子が採用される。
この構成により、青色LEDチップ21が発した青色光の一部は、第一封止部材51に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、第一封止部材51中で拡散および混合されることにより、第一封止部材51から白色光となって出射される。
第二封止部材52は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料で構成されており、赤色LEDチップ22からの光を透過させて外部に放出する。つまり、第二封止部材52は、波長変換(色変換)の機能は有しておらず、主として赤色LEDチップ22の保護を目的として配置されている。
なお、第一封止部材51および第二封止部材52のそれぞれに、シリカなどの光拡散材を分散させてもよい。また、第一封止部材51および第二封止部材52は、必ずしも樹脂材料によって形成される必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材料のほか、低融点ガラスやゾルゲルガラス等の無機材料によって形成されてもよい。
また、第二封止部材52の材料として、第一封止部材51と同じ、黄色蛍光体粒子を含む透光性樹脂材料が採用されてもよい。つまり、赤色LEDチップ22からの赤色光は、黄色蛍光体による波長変換を受けないため、第二封止部材52に黄色蛍光体が含まれていたとしても、第二封止部材52から赤色光は放出される。
ここで、第一封止部材51および第二封止部材52は、例えばディスペンサによる樹脂材料の塗布および硬化によって形成される。そのため、第一封止部材51の材料と第二封止部材52の材料とが同一である場合、第一封止部材51および第二封止部材52の形成に係る作業が効率化される。
なお、第一封止部材51および第二封止部材52のそれぞれは、複数のLEDチップを一括して封止する必要はない。つまり、複数の青色LEDチップ21および複数の赤色LEDチップ22のそれぞれは個別に封止されてもよい。
また、本実施の形態では、青色LEDチップ21と赤色LEDチップ22の個数の比は、1:1であるが、当該個数の比はこれに限定されない。例えば、当該個数の比として2:1が採用されることで、発光装置1から放出される光における色温度が向上される。
[発光素子の接続関係]
図5Aは、実施の形態における複数の発光素子(LEDチップ)の接続関係の一例を示す模式図である。
図5Aにおいて、B1〜B4のそれぞれは、青色LEDチップ21を表し、R1〜R4のそれぞれは、赤色LEDチップ22を表す。また、各LEDチップ(21、22)の端部に配置された黒丸は、配線30との電気的な接続がなされていることを示す。
図5Aに示すように、主基板12には、一対の給電端子71および72が配置されており、給電端子71および72に接続された配線30を介して、各青色LEDチップ21および各赤色LEDチップ22に発光のための電力が供給される。
配線30は、例えば主基板12にパターン形成された部分と、副基板11にパターン形成された部分とで構成され、配線30と各青色LEDチップ21および各赤色LEDチップ22とは、例えばワイヤで接続される。また、配線30における、副基板11に形成された部分と主基板12に形成された部分との接続にも、例えばワイヤが用いられる。
これら配線30およびワイヤの金属材料としては、例えば、Au(金)、銀(Ag)、または銅(Cu)等が採用される。
本実施の形態では、図5Aに示すように、直列に接続された4個のLEDチップ群が2つ形成され、これら2つのLEDチップ群が並列に接続される。
具体的には、図5Aに示すようにB1、B2、R3、およびR4が直列に接続され、R1、R2、B3、およびB4が直列に接続される。また、B1、B2、R3、およびR4からなる第一LEDチップ群と、R1、R2、B3、およびB4からなる第二LEDチップ群とが並列に接続される。
ここで、本実施の形態では、主基板12は、赤色LEDチップ22と接続された配線30を有し、かつ、副基板11は、配線30上に配置されている。
つまり、基板10が、主基板12および主基板12上に配置された副基板11によって構成されているため、主基板12の配線30上に副基板11を配置することが可能である。言い換えると、配線30を立体的に交差させることが可能である。
例えば、図5Aに示すように、R1とR4とを接続する配線30の上に2枚の副基板11を配置することができる。
このように、本実施の形態では、発光素子(赤色LEDチップ22)が実装された主基板12の前面12aに、発光素子(青色LEDチップ21)そのものではなく、発光素子(青色LEDチップ21)が実装された副基板11が配置される。
これにより、各発光素子に電力を供給するための配線30のレイアウトの自由度が向上する。そのため、例えば、発光装置1が備える発光素子の個数等に応じて、各発光素子の配置レイアウトをより自由に決定することができる。
なお、図5Aに示す複数のLEDチップ(21、22)の電気的な接続関係は一例であり、これに限定されない。発光装置1では、並列に接続された複数のLEDチップ列(直列)それぞれの順電圧(Vf)の合計値が、所定の範囲内に収まればよい。
例えば、図5Bに示すように、B1とB2とからなるLEDチップ列およびB3とB4とからなるLEDチップ列を並列に接続することで第一LEDチップ群を構成する。また、R1とR2とからなるLEDチップ列およびR3とR4とからなるLEDチップ列を並列に接続することで第二LEDチップ群を構成する。さらに、第一LEDチップ群と第二LEDチップ群とを直列に接続する。
このような接続関係が、発光装置1において採用されてもよい。
[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る発光装置1は、基板10と、基板10に実装された青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22とを備える。また、基板10の、青色LEDチップ21が実装された部分の厚みK1は、基板10の、赤色LEDチップ22が実装された部分の厚みK2よりも大きい(図3参照)。
つまり、本実施の形態では、温度特性のよい青色LEDチップ21を、基板10における厚みK1の位置に実装し、温度特性の悪い赤色LEDチップ22を、基板10における厚みK2(K2<K1)の位置に実装する。
これにより、青色LEDチップ21からの熱を、例えば基板10の裏面(図3における基板12の下面)に接触する熱伝導率の高い部材に伝導し難くすることができる。つまり、青色LEDチップ21を、赤色LEDチップ22よりも、放熱の効率が低い環境下に置くことが可能となる。
また、本実施の形態では、基板10は、副基板11と主基板12と有する。これにより、例えば、青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22のそれぞれについての放熱性の調整が容易化される。
例えば、青色LEDチップ21を、樹脂基板等の熱伝導率が比較的低い副基板11に実装し、赤色LEDチップ22を、セラミック基板等の熱伝導率が比較的高い主基板12に実装する構成を採用することができる。
このように、温度特性が互いに異なる2種類の発光素子(青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22)それぞれについての放熱環境を意図的に異ならせることで、発光開始後の色ずれを認識され難くすることができる。このことを以下に説明する。
図6は、実施の形態における青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22それぞれの発光開始からの経過時間(以下、単に「経過時間」という)と光出力との関係の一例を示すグラフである。
なお、図6において、一点鎖線で表された曲線L1は、比較例における経過時間と光出力との関係を表している。具体的には、曲線L1は、例えば青色LEDチップ21と赤色LEDチップ22とを厚みが均一な1枚の基板に実装した場合の、青色LEDチップ21の経過時間と光出力との関係を表している。
また、実線で表された曲線L2は、実施の形態における基板10に実装された青色LEDチップ21の経過時間と光出力との関係を表している。
図6に示す曲線L1と曲線L2とを比較することで分かるように、基板10に実装された青色LEDチップ21は、発光の開始から比較的に早い時間で光出力が低下している。これは、上述のように、青色LEDチップ21が、基板10において放熱効率が比較的に低い位置に実装されていることに起因する。
すなわち、青色LEDチップ21についての放熱効率が比較的に低いことで、青色LEDチップ21の温度上昇が促進され、これにより、短時間で青色LEDチップ21の温度上昇が進行する。つまり、青色LEDチップ21の、温度上昇に伴う光出力の低下(図1参照)が短時間で進行する。その結果、発光開始から比較的に早い時間で、青色LEDチップ21の経過時間に対する光出力の低下の割合が、赤色LEDチップ22の同割合に近くなっている。
従って、本実施の形態の発光装置1によれば、青色LEDチップ21と赤色LEDチップ22との光出力の差の変化がより短時間で収束し、これにより、発光装置1から放出される光についての色ずれが認識され難くなる。
また、本実施の形態では、副基板11を主基板12の配線30上に配置しており、これにより、配線30を立体的に交差させることが可能となる。つまり、発光装置1は、配線レイアウトおよび複数のLEDチップ(21、22)の配置レイアウトの自由度が高い構造が採用されている。
また、本実施の形態では、主基板12上の副基板11の厚みが主基板12上の赤色LEDチップ22の高さよりも小さいため、副基板11の存在による、赤色LEDチップ22からの光の取り出し効率の低下が抑制される。
なお、発光装置1は、実施の形態における基板10のような、複数枚の基板で構成される基板ではなく、単一の基板を採用する場合であっても上記各種の効果は奏される。
図7は、青色LEDチップ21および赤色LEDチップ22が実装された1枚の基板15を備える発光装置1の構成概要を示す断面図である。
図7に示す基板15は、平板状の本体部16と、本体部16から突出した部分によって形成される厚肉部17とを有する。
厚肉部17には青色LEDチップ21が実装され、本体部16には赤色LEDチップ22が実装される。また、厚肉部17の厚みM1は、本体部16の厚みM2よりも大きい。
つまり、基板15の、青色LEDチップ21が実装された部分の厚み(M1)は、基板15の、赤色LEDチップ22が実装された部分の厚み(M2)よりも大きい。
これにより、発光装置1が、例えば照明装置が備える金属製のヒートシンクに配置された場合、つまり、基板15の裏面(図7における下面)にヒートシンクが取り付けられた場合、青色LEDチップ21は赤色LEDチップ22よりも放熱され難い環境に置かれる。
その結果、図6を用いて説明したように、青色LEDチップ21の光出力の低下が短時間で鈍化する。すなわち、青色LEDチップ21と赤色LEDチップ22との光出力の差の変化がより短時間で収束する。これにより、発光装置1から放出される光についての色ずれが認識され難くなるという効果が奏される。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る電球形ランプ90の構成について、図8を用いて説明する。
図8は、実施の形態2に係る電球形ランプ90の構成概要を示す図である。
図8に示す電球形ランプ90は、照明用光源の一例であり、上記実施の形態1に係る発光装置1を備える。
電球形ランプ90は、透光性のグローブ91と、光源である発光装置1と、発光装置1に電力を供給する駆動回路を収容する筐体96と、外部から電力を受ける口金98とを備える。
口金98が受けた交流電力は、駆動回路によって直流電力に変換され、発光装置1に供給される。なお、口金98に直流電力が供給される場合、駆動回路は、直流から交流への変換機能を備えなくてもよい。
また、本実施の形態では、発光装置1は、支柱93に支持されることで、グローブ91の中央部に配置されている。支柱93は、グローブ91の開口部の近傍からグローブ91の内方に向かって延びるように設けられた金属製の棒体である。
具体的には、支柱93は、グローブ91の開口部の近傍に配置された支持板94に接続されている。
なお、発光装置1は、支柱93ではなく、支持板94に直接的に支持されてもよい。つまり、支持板94のグローブ91側の面に発光装置1が取り付けられてもよい。
グローブ91は、発光装置1からの光を外部に透過させる透光性カバーである。なお、本実施の形態におけるグローブ91は、発光装置1からの光に対して透明な材料から構成されている。このようなグローブ91としては、例えば、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ(クリアバルブ)が採用される。
この場合、グローブ91内に収容された発光装置1は、グローブ91の外側から視認することができる。
なお、グローブ91は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ91に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカまたは炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ91の内面または外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成してもよい。また、グローブ91の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル(PMMA)またはポリカーボネート(PC)等の合成樹脂等による樹脂材を用いてもよい。
また、グローブ91の形状に特に限定はなく、例えば、発光装置1が支持板94に直接的に支持される場合(支柱93がない場合)、半球状のグローブ91が採用されてもよい。
電球形ランプ90は、実施の形態1に係る発光装置1を備えることで、実施の形態1で説明したように、演色性が高くかつ色ずれが認識され難いという効果を奏することできる。
また、本実施の形態では、実施の形態1に係る発光装置1を備える照明用光源として、電球形ランプ90を例示したが、発光装置1を備える照明用光源が、直管ランプとして実現されてもよい。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る照明装置100について、図9および図10を用いて説明する。
図9は、実施の形態3に係る照明装置100の断面図である。
図10は、実施の形態3に係る照明装置100およびその周辺部材の外観斜視図である。
図9および図10に示すように、本実施の形態に係る照明装置100は、例えば住宅等の天井に埋込配設されることにより下方(廊下または壁等)に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。
照明装置100は、上記実施の形態1に係る発光装置1を備える。照明装置100はさらに、基部110と枠体部120とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板130および透光パネル140とを備える。
基部110は、発光装置1が取り付けられる取付台であるとともに、発光装置1で発生する熱を放熱するヒートシンクである。基部110は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、本実施の形態ではアルミダイカスト製である。
基部110の上部(天井側部分)には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン111が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置1で発生する熱を効率よく放熱させることができる。
枠体部120は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部121と、コーン部121が取り付けられる枠体本体部122とを有する。コーン部121は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部122は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部120は、枠体本体部122が基部110に取り付けられることによって固定されている。
反射板130は、内面反射機能を有する円環枠状(漏斗状の)反射部材である。反射板130は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板130は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。
透光パネル140は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル140は、反射板130と枠体部120との間に配置された平板プレートであり、反射板130に取り付けられている。透光パネル140は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。
なお、照明装置100は、透光パネル140を備えなくてもよい。透光パネル140を備えないことで、照明装置100から放出される光の光束を向上させることができる。
また、図10に示すように、照明装置100には、発光装置1に点灯電力を給電する点灯装置150と、商用電源からの交流電力を点灯装置150に中継する端子台160とが接続される。
点灯装置150および端子台160は、器具本体とは別体に設けられた取付板170に固定される。取付板170は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置150が固定されるとともに、他端部の下面に端子台160が固定される。取付板170は、器具本体の基部110の上部に固定された天板180と互いに連結される。
照明装置100は、実施の形態1に係る発光装置1を備えることで、実施の形態1で説明したように、演色性が高くかつ色ずれが認識され難いという効果を奏することができる。
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る発光装置、照明用光源および照明装置について、実施の形態1〜3に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
例えば、実施の形態1に係る発光装置1は、青色LEDチップ21と黄色蛍光体との組み合わせによって白色光を放出するとしたが、白色光を放出するための構成はこれに限らない。
例えば、赤色蛍光体および緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色LEDチップ21とを組み合わせてもよい。あるいは、青色LEDチップ21よりも短波長である紫外光を放出する紫外LEDチップと、主に紫外光により励起されることで青色光、赤色光および緑色光を放出する、青色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子および赤色蛍光体粒子とを組み合わせてもよい。
また、発光装置1が備える発光素子として、青色LEDチップ21等のLEDチップが採用されるとした。しかしながら、発光装置1が備える発光素子として表面実装(SMD:Surface Mount Device)型LED素子が採用されてもよい。
図11Aは、表面実装型LED素子を備える発光装置1aの外観斜視図である。
図11Aに示す発光装置1aは、基本的な構成は、図1〜図6を用いて説明した実施の形態1に係る発光装置1と同じであり、発光素子として表面実装型LED素子(以下、「SMD型LED」という。)が採用されている点で異なる。
図11Bは、第一SMD型LED25の構成概要を示す図であり、図11Cは、第二SMD型LED26の構成概要を示す図である。
第一SMD型LED25は、第一発光素子の一例であり、第一容器25aと、第一容器25a内に実装された青色LEDチップ25bとを有する。
第二SMD型LED26は、第二発光素子の一例であり、第二容器26aと、第二容器26a内に実装された赤色LEDチップ26bとを有する。
より詳細には、第一SMD型LED25はさらに、第一容器25a内に配置され、青色LEDチップ25bからの光の波長を変換する波長変換材25dを有する。波長変換材25dとしては黄色蛍光体粒子が採用され、これにより第一SMD型LED25から白色光が放出される。具体的には、波長変換材25dは、黄色蛍光体粒子を含む第一封止部材25cとして、第一SMD型LED25に備えられている。
なお、発光装置1aは、4つの第一SMD型LED25と、4つの第二SMD型LED26とを備えているが、これらの個数はこの限りではない。また、これら8つのSMD型LED(25、26)は、例えば図5Aに示す接続関係で電気的に接続され、発光に必要な電力が供給される。
ここで、青色LEDチップ25bと赤色LEDチップ26bとの温度特性が異なることは、例えば図1を用いて説明した通りである。つまり、第一SMD型LED25は、第二SMD型LED26よりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さい。
また、第二SMD型LED26はさらに、第二容器26a内に配置され、赤色LEDチップ26bを保護するための含む第二封止部材26cを備える。第二封止部材26cは、上記実施の形態1における第二封止部材52と同じく、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料で構成されており、赤色LEDチップ26bからの光を透過させて外部に放出する。
このように、青色LEDチップ25bと黄色蛍光体との組み合わせによって生成される白色光に加え、赤色LEDチップ26bからの赤色光が加えられることで、演色性の高い発光装置1aが実現される。
また、図11Aに示すように、第一SMD型LED25は、副基板11に実装され、第二SMD型LED26は、主基板12の前面12aに実装され、かつ、副基板11は、主基板12の前面12aに配置される。
すなわち、基板10の、第一SMD型LED25が実装された部分の厚みは、基板10の、第二SMD型LED26が実装された部分の厚みよりも大きい。
この構成によれば、上記実施の形態1と同じく、第一SMD型LED25についての放熱効率が比較的に低いことで、第一SMD型LED25が有する青色LEDチップ25bの温度上昇が促進される。これにより、短時間で青色LEDチップ25bの温度上昇が鈍化する。つまり、第一SMD型LED25の、温度上昇に伴う光出力の低下(図1参照)が短時間で鈍化する。
従って、発光装置1aによれば、第一SMD型LED25と第二SMD型LED26との光出力の差の変化がより短時間で収束し、これにより、発光装置1aから放出される光についての色ずれが認識され難くなる。
また、上記実施の形態において、給電端子71および72は主基板12に配置されているとした(例えば図5A参照)。しかしながら、給電端子71および72は、副基板11に配置されていてもよい。つまり、副基板11に配置された給電端子71および72を介して、副基板11および主基板12に実装された複数の発光素子に電力が供給されてもよい。
また、主基板12および副基板11の種類についても、上記実施の形態における例示に限定されない。例えば、主基板12および副基板11がともに樹脂基板であってもよい。また、例えば、主基板12および副基板11がともにメタルベース基板またはセラミック基板であってもよい。
また、以上の説明において、発光装置1(1a)に用いる発光素子としてLEDチップおよびSMD型LEDを例示した。しかし、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機EL(Electro Luminescence)もしくは無機EL等のEL素子等の他の種類の固体発光素子が、発光装置1(1a)が備える発光素子として採用されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本考案に含まれる。
1、1a 発光装置
10、15 基板
11 副基板
11a、12a 前面
12 主基板
16 本体部
17 厚肉部
21、25b 青色LEDチップ(第一発光素子)
22、26b 赤色LEDチップ(第二発光素子)
25 第一SMD型LED(第一発光素子)
26 第二SMD型LED(第二発光素子)
25a 第一容器
25c、51 第一封止部材
25d 波長変換材
26a 第二容器
26c、52 第二封止部材
30 配線
71、72 給電端子
90 電球形ランプ
91 グローブ
93 支柱
94 支持板
96 筐体
98 口金
100 照明装置
110 基部
111 放熱フィン
120 枠体部
121 コーン部
122 枠体本体部
130 反射板
140 透光パネル
150 点灯装置
160 端子台
170 取付板
180 天板

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板に実装された第一発光素子および第二発光素子とを備え、
    前記第一発光素子は、前記第二発光素子よりも、温度上昇に対する光出力の低下の割合が小さく、
    前記基板の、前記第一発光素子が実装された部分の厚みは、前記基板の、前記第二発光素子が実装された部分の厚みよりも大きい
    発光装置。
  2. 前記基板は、前記第二発光素子が実装された主基板と、前記第一発光素子が実装された副基板とを有し、
    前記副基板は、前記主基板の前記第二発光素子が実装された面である前面に配置されており、
    前記第一発光素子は、前記副基板の、前記主基板とは反対側の面に実装されている
    請求項1記載の発光装置。
  3. 前記主基板は、前記第二発光素子と接続された配線を有し、
    前記副基板は、前記配線上に配置されている
    請求項2記載の発光装置。
  4. 前記副基板の、前記主基板の前記前面からの高さは、前記第二発光素子の、前記主基板の前記前面からの高さよりも低い
    請求項2または3に記載の発光装置。
  5. 前記副基板の熱伝導率は、前記主基板の熱伝導率よりも低い
    請求項2〜4のいずれか1項に記載の発光装置。
  6. 前記主基板は、アルミニウム、銅、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムを基材とする基板である
    請求項5記載の発光装置。
  7. 前記副基板は、樹脂を基材とする基板である
    請求項5または6に記載の発光装置。
  8. 前記第一発光素子は、青色LEDチップであり、前記第二発光素子は、赤色LEDチップである
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. 前記第一発光素子は、第一容器と、前記第一容器内に実装された青色LEDチップとを有する表面実装型LED素子であり、
    前記第二発光素子は、第二容器と、前記第二容器内に実装された赤色LEDチップとを有する表面実装型LED素子である
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の発光装置を備える
    照明用光源。
  11. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の発光装置を備える
    照明装置。
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