JP2019062173A - 照明装置、及び、発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[照明装置の全体構成]
以下、実施の形態1に係る照明装置の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る照明装置の外観斜視図である。図2は、実施の形態1に係る照明装置の断面図である。
発光部10は、基板11に複数のLEDチップ12が直接実装された、COB(Chip On Board)構造のLEDモジュールであり、青色光を発する。
蛍光体プレート20は、蛍光部材の一例であって、発光部10と対向して配置される。蛍光体プレート20は、蛍光体プレート20の主面が発光部10の光軸と直交するように配置される。蛍光体プレート20は、発光部10の光出射側に、発光部10と離れて配置されている。つまり、蛍光体プレート20には、発光部10が発する青色光が照射される。蛍光体プレート20は、波長変換材の一例であり、基材21と、蛍光体粒子22とを備える。
基部110は、発光部10が取り付けられる取付台であるとともに、発光部10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、実施の形態1ではアルミダイカスト製である。
また、図1に示されるように、照明装置100は、発光部10に、当該発光部10を点灯させるための電力を供給する点灯装置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とを備える。点灯装置150は、具体的には、端子台160から中継される交流電力を直流電力に変換して発光部10に出力する。
発明者らは、蛍光体プレート20に発光ピーク波長が互いに異なる複数種類の量子ドット蛍光体を含めることにより、15の演色評価数R1〜R15がいずれも高い値となる照明装置100を実現した。図3は、照明装置100の複数の実施例と演色評価数Ri(iは、1以上15以下の整数)との関係を示す図である。図4は、照明装置100の複数の実施例と、複数の実施例のそれぞれにおいて用いられた量子ドット蛍光体の特性との関係を示す図である。なお、図3及び図4では、演色評価数R1〜R15がいずれも高い値となる実施例1〜8に加えて、発明者らの検討により得られた比較例についても図示されている。図3では、演色評価数が90未満となるセルにハッチングが施されており、ハッチングが施されていないセルは演色評価数が90以上である。
まず、比較例1〜6に係る照明装置100について説明する。比較例1に係る照明装置100においては、蛍光体プレート20には、発光ピーク波長が555nmの量子ドット蛍光体、及び、発光ピーク波長が630nmの量子ドット蛍光体の2種類の量子ドット蛍光体が含まれる。
次に、実施例1〜8に係る照明装置100について説明する。実施例1〜8に係る照明装置100においては、蛍光体プレート20には、発光ピーク波長が480nmの量子ドット蛍光体、発光ピーク波長が505nmの量子ドット蛍光体、発光ピーク波長が530nmの量子ドット蛍光体、発光ピーク波長が555nmの量子ドット蛍光体、発光ピーク波長が580nmの量子ドット蛍光体、及び、発光ピーク波長が630nmの量子ドット蛍光体の6種類の量子ドット蛍光体が含まれる。
このような演色評価数が高い照明装置に求められる要件について説明する。図20は、図19のデータに基づいて、色温度と、第一ピークに対する第二ピークの光強度の比とをプロットしたグラフである。第一ピークに対する第二ピークの光強度の比は、第二ピークの相対光強度とも記載される。図20に示されるように、色温度と第一ピークに対する第二ピークの光強度の比とは、相関係数R2=0.9808となる強い相関性を有する。色温度と第一ピークに対する第二ピークの光強度の比との関係性を示す近似曲線は、図20の右上の式で表される。
例えば、公称色温度6500Kの照明装置100は、具体的には、出射光が6530±510Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度6500Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において6530±510Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、0.53以上0.65未満であればよい。
例えば、公称色温度5700Kの照明装置100は、具体的には、出射光が5665±355Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度5700Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において5665±355Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、0.65以上0.76未満であればよい。
例えば、公称色温度5000Kの照明装置100は、具体的には、出射光が5028±283Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度5000Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において5028±283Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、0.76以上0.87未満であればよい。
例えば、公称色温度4500Kの照明装置100は、具体的には、出射光が4503±243Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度4500Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において4503±243Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、0.87以上0.99未満であればよい。
例えば、公称色温度4000Kの照明装置100は、具体的には、出射光が3985±275Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度4000Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において3985±275Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、0.99以上1.18未満であればよい。
例えば、公称色温度3500Kの照明装置100は、具体的には、出射光が3465±245Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度3500Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において3465±245Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、1.18以上1.40未満であればよい。
例えば、公称色温度3000Kの照明装置100は、具体的には、出射光が3045±175Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度3000Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において3045±175Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、1.40以上1.61未満であればよい。
例えば、公称色温度2700Kの照明装置100は、具体的には、出射光が2725±145Kの色温度となる。演色評価数R1〜15の全てを高めるためには、公称色温度2700Kの照明装置100の発光スペクトルの第二ピークは、図20中の数式において2725±145Kの範囲に相当する相対光強度になればよい。具体的には、発光スペクトルにおいて、第一ピークにおける光強度に対する第二ピークにおける光強度の比は、1.61以上1.84未満であればよい。
上記実施の形態1では、青色LEDチップ、及び、発光ピーク波長が異なる複数種類の量子ドット蛍光体によって第一ピーク、第二ピーク、第三ピーク、第一ボトム、及び、第二ボトムを有する発光スペクトル(以下、上記実施の形態1に係る発光スペクトルとも記載される)を実現したが、このような発光スペクトルの実現方法は一例である。
また、本発明は、発光装置30として実現されてもよい。発光装置30は、言い換えれば、上記実施の形態1の照明装置の光源として用いられる発光モジュールである。本発明は、例えば、上記実施の形態1に係る発光スペクトルを有する出射光を出射するCOB構造の発光装置として実現されてもよい。COB構造の発光装置は、基板上に実装された発光素子が、発光粒子を含む封止部材によって封止された構造を有する。封止部材は、例えば、シリコーン樹脂などの透光性を有する樹脂材料を基材とする部材である。
以上説明したように、照明装置100は、一次光を発するLEDチップ12と、一次光により励起されて二次光を発する蛍光体粒子22とを備える。LEDチップ12は、発光素子の一例であり、蛍光体粒子22は、発光粒子の一例である。照明装置100は、一次光及び二次光を含む出射光を発する。出射光の発光スペクトルは、波長420nm以上460nm以下の範囲に位置する第一ピークと、波長530nm以上580nm以下の範囲に位置する第二ピークと、波長605nm以上655nm以下の範囲に位置する第三ピークと、波長440nm以上480nm以下の範囲に位置する第一ボトムと、波長555nm以上605nm以下の範囲に位置する第二ボトムとを有する。
[基本構成]
上述のように、本発明は、上記実施の形態1に係る発光スペクトルを有するCOB構造の発光装置として実現されてもよい。実施の形態2では、COB構造の発光装置の具体的構成について説明する。図25は、COB構造の発光装置の外観斜視図である。図26は、COB構造の発光装置の模式断面図である。
発光装置30aにおいては、複数のLEDチップ12及びボンディングワイヤ17が単層構造の封止部材13によって封止されているが、複数のLEDチップ12及びボンディングワイヤ17は、多層構造の封止部材によって封止されていてもよい。図27は、このような実施の形態2の変形例1に係る発光装置の模式断面図である。
図28は、実施の形態2の変形例2に係る発光装置の模式断面図である。図28に示される発光装置30cは、2層構造の封止部材13cを備える。封止部材13cは、複数のLEDチップ12間の隙間を埋める第一封止層13c1と、第一封止層13c1及び複数のLEDチップ12上に形成された第二封止層13c2とを備える。
図29は、実施の形態2の変形例3に係る発光装置の模式断面図である。図29に示される発光装置30dは、多層構造の封止部材13dを備える。封止部材13dは、複数のLEDチップ12を封止する封止層13d1と、封止層13d1上に積層された封止層13d2〜13d5とを備える。
図30は、実施の形態2の変形例4に係る発光装置の模式断面図である。図30に示される発光装置30eは、封止部材13eを備える。封止部材13eは、複数のLEDチップ12のそれぞれの直上に略半球状(言い換えれば、ドット状)の凹部が設けられた封止層13e1と、凹部内に形成された封止層13e2〜13e5とを備える。
図31は、実施の形態2の変形例5に係る発光装置の模式断面図である。図31に示される発光装置30fは、封止部材13fを備える。封止部材13fは、複数のLEDチップ12を封止する封止層13f1と、封止層f1の上面に当該上面に沿って並んで配置された封止層13f2〜13f5とを備える。封止層13f2〜13f5は、封止層13f1上にパッチワーク状に配置される。複数のLEDチップ12と封止層13f2〜13f5とは1対1で対応する。
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
22 蛍光体粒子(発光粒子)
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f 発光装置
100 照明装置
Claims (11)
- 一次光を発する発光素子と、
前記一次光により励起されて二次光を発する発光粒子とを備え、
前記一次光及び前記二次光を含む出射光を発し、
前記出射光の発光スペクトルは、
波長420nm以上460nm以下の範囲に位置する第一ピークと、
波長530nm以上580nm以下の範囲に位置する第二ピークと、
波長605nm以上655nm以下の範囲に位置する第三ピークと、
波長440nm以上480nm以下の範囲に位置する第一ボトムと、
波長555nm以上605nm以下の範囲に位置する第二ボトムとを有する
照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、0.53以上0.65未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、0.49以上0.66未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.54以上0.69未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、0.39以上0.50未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、0.65以上0.76未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、0.66以上0.85未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.45以上0.54未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、0.50以上0.60未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、0.76以上0.87未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、0.85以上1.10未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.38以上0.45未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、0.6以上0.71未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、0.87以上0.99未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、1.10以上1.33未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.57以上0.65未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、0.71以上0.84未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、0.99以上1.18未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、1.33以上1.75未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.49以上0.57未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、0.84以上1.03未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、1.18以上1.40未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、1.75以上2.33未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.42以上0.49未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、1.03以上1.28未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、1.40以上1.61未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、2.33以上2.93未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.38以上0.42未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、1.28以上1.52未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークにおける光強度に対する、
前記第二ピークにおける光強度の比は、1.61以上1.84未満であり、
前記第三ピークにおける光強度の比は、2.93以上3.63未満であり、
前記第一ボトムにおける光強度の比は、0.33以上0.38未満であり、
前記第二ボトムにおける光強度の比は、1.52以上1.79未満である
請求項1に記載の照明装置。 - 前記発光スペクトルにおいて、前記第一ピークの光強度を1としたときの、前記第一ピークの波長よりも長く前記第三ピークの波長よりも短い波長範囲における光強度は0.35以上である
請求項1〜9のいずれか1項に記載の照明装置。 - 一次光を発する発光素子と、
前記一次光により励起されて二次光を発する発光粒子とを備え、
前記一次光及び前記二次光を含む出射光を発し、
前記出射光の発光スペクトルは、
波長420nm以上460nm以下の範囲に位置する第一ピークと、
波長530nm以上580nm以下の範囲に位置する第二ピークと、
波長605nm以上655nm以下の範囲に位置する第三ピークと、
波長440nm以上480nm以下の範囲に位置する第一ボトムと、
波長555nm以上605nm以下の範囲に位置する第二ボトムとを有する
発光装置。
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