JP5351365B1 - 発光装置及びランプ - Google Patents
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Abstract
発光装置(1)は、透光性を有する基板(10)と、基板(10)の上に直線状に複数並べられたLED(20)と、複数のLED(20)を覆うように形成された第1波長変換部(封止部材(30))と、基板(10)と複数のLED(20)の各々との間に形成された第2波長変換部(蛍光体層(40))と、を備え、複数のLED(20)の並び方向を第1方向とし、基板(10)の第1主面(10a)における第1方向に対して略垂直な方向を第2方向とすると、蛍光体層(40)は、封止部材(30)から第2方向に突出する突出部(40a)を有する。
Description
本発明は、発光素子を用いた発光装置及びこれを備えるランプに関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、高効率及び長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、LEDを光源とするLEDランプの研究開発が進められている。
このようなLEDランプとしては、直管形のLEDランプ(直管形LEDランプ)及び電球形のLEDランプ(電球形LEDランプ)がある。例えば、特許文献1には、従来の電球形LEDランプが開示されている。また、特許文献2には、従来の直管形LEDランプが開示されている。また、LEDランプでは、基板と、基板上に実装された複数のLEDとを備えるLEDモジュールが用いられる。
従来の電球形LEDランプでは、LEDで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられており、LEDモジュールはこのヒートシンクに固定される。例えば、特許文献1に開示された従来の電球形LEDランプでは、半球状のグローブと口金との間に、ヒートシンクとして機能する金属筐体が設けられ、LEDモジュールはこの金属筐体の上面に載置されている。
また、従来の直管形LEDランプでも、LEDで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられる。この場合、ヒートシンクとして、アルミニウムなどで構成された長尺状の金属基台が用いられる。金属基台は、接着剤によって直管内面に固着されており、LEDモジュールはこの金属基台の上面に固定される。
しかしながら、このような従来の電球形LEDランプ及び従来の直管形LEDランプでは、LEDモジュールが発する光のうちヒートシンク側に放射する光は、金属製のヒートシンクによって遮光されてしまうので、白熱電球、電球形蛍光ランプ又は直管形蛍光ランプ等の全配光特性を有するランプとは光の広がり方が異なる。つまり、従来の電球形LEDランプでは、白熱電球や既存の電球形蛍光ランプと同様の広い配光角を実現することが難しい。また、従来の直管形LEDランプにおいても、既存の直管形蛍光灯と同様の広い配光角を実現することが難しい。
そこで、例えば、電球形LEDランプにおいて、白熱電球と同様の構成とすることが考えられる。つまり、ヒートシンクを用いずに、白熱電球のフィラメントコイルを単にLEDモジュールに置き換えた構成の電球形LEDランプが考えられる。この場合、LEDモジュールからの光は、ヒートシンクによって遮られない。
しかしながら、従来の電球形LEDランプ及び従来の直管形LEDランプでは、上述のとおり、遮光部材であるヒートシンクを用いることが前提となっているので、従来のLEDモジュールは、ヒートシンク側には光を発光させずにヒートシンクとは反対側に光を発光させるように構成されている。すなわち、従来のLEDモジュールは、基板の片面(LEDが実装された面)のみから光を取り出すような構成となっている。
したがって、従来のLEDモジュールを単に白熱電球のバルブ内に配置したとしても、口金側への光束が低いので広い配光角を実現することができないという問題がある。
そこで、LEDチップを実装する基板を透光性基板とし、当該透光性基板の裏面(LEDが実装されていない面)からも光を出射させることで、全方位に光を放出することのできるLEDモジュールが考えられている。
しかしながら、LED実装基板を透光性基板としただけでは、LEDモジュールが全方位に発する光に色ずれが生じてしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、色ずれを抑制することのできる発光装置及びランプを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る発光装置の一態様は、透光性を有する基板と、前記基板の上に直線状に複数並べられた発光素子と、前記複数の発光素子を覆うように形成された第1波長変換部と、前記基板と前記複数の発光素子の各々との間に形成された第2波長変換部と、を備え、前記複数の発光素子の並び方向を第1方向とし、前記基板の主面における前記第1方向に対して略垂直な方向を第2方向とすると、前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部から前記第2方向に突出する突出部を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記突出部は、前記第2方向における前記第1波長変換部の両側から突出していてもよい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記突出部を有する前記第2波長変換部は、複数形成されており、前記複数の第2波長変換部のうち一の前記第2波長変換部の前記突出部と他の前記第2波長変換部の前記突出部とは、前記第2波長変換部と同じ材料からなる接続部によって接続されていてもよい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記第1波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含み、前記発光素子を封止する封止部材であり、前記第2波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む蛍光体層である、としてもよい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記蛍光体層は、前記第2波長変換材である蛍光体粒子と、焼結用結合材である無機材料とからなる焼結体膜であることが好ましい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記焼結体膜における蛍光体粒子の濃度は、91wt%以下であることが好ましい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記焼結体膜の厚さは、0.035mm以上であることが好ましい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記封止部材は、前記第1波長変換材である蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を含有する樹脂材料とによって構成されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、隣り合う前記発光素子の間において前記基板上に形成された金属配線を備え、前記金属配線は、前記第2波長変換部と接触していないことが好ましい。
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、当該発光装置外部から電力を受ける金属配線と、前記金属配線と前記基板とに連続して形成されたガラス膜と、を備えるように構成してもよい。
また、本発明に係るランプの一態様は、上記いずれかに記載の発光装置と、前記発光装置を収納する中空のグローブと、前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、前記発光装置を前記グローブ内に支持する支柱とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることのできる発光装置及びランプを実現することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る発光装置及びランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の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及び接続形態などは、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。
また、各図に示されるX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交する3軸である。以下の実施の形態において、X軸方向とは、基板10の長手方向(複数のLED20の並び方向)である第1方向である。また、Y軸方向とは、X軸と直交する方向であって、基板10の短手方向である第2方向である。また、Z軸方向とは、X軸及びY軸と直交する方向であって、基板10の第1主面10aに対して垂直な方向である第3方向である。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、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態1)
まず、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1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’線における断面図、(c)は(a)のB−B’線における断面図である。
まず、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1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’線における断面図、(c)は(a)のB−B’線における断面図である。
図1の(a)〜(c)に示すように、本発明の実施の形態1に係る発光装置1は、所定の色の光を放出する発光モジュール(LEDモジュール)であって、透光性を有する基板10と、基板10の上に設けられた複数のLED20と、複数のLED20を覆うように形成された封止部材30と、基板10と複数のLED20の各々との間に形成された蛍光体層40と、基板10の上に形成された金属配線50と、LED20と金属配線50とを電気的に接続するワイヤー60とを備える。なお、図1の(a)において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
本実施の形態に係る発光装置1は、基板10にLEDチップ(ベアチップ)が直接実装されたCOB(Chip On Board)型の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詳述する。
[基板]
基板10は、LED20を実装するための実装基板(LED実装用基板)であり、LED20が実装される面である第1主面(表側面)10aと、当該第1主面10aに対向する第2主面(裏側面)10bとを有する。
基板10は、LED20を実装するための実装基板(LED実装用基板)であり、LED20が実装される面である第1主面(表側面)10aと、当該第1主面10aに対向する第2主面(裏側面)10bとを有する。
また、基板10は、透光性を有する透光性基板であり、LED20が発する光を透過させる。本実施の形態において、基板10の可視光に対する透過率は10%以上である。なお、基板10の透過率は80%以上であることが好ましい。さらに、基板10の透過率は90%以上であることが好ましく、可視光に対して透明、すなわち、透過率が極めて高く向こう側が透けて見える状態のものを用いることが好ましい。
このような透光性を有する基板10としては、アルミナや窒化アルミニウム等からなる透光性セラミックス基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板又は透明樹脂材料からなる透明樹脂基板等を用いることができる。本実施の形態では、基板10として、透過率が90%であるアルミナからなる透光性セラミックス基板を用いた。なお、基板10の透過率は、材料組成を変更することによって調整することができるが、基板10の厚みを変更することによっても調整することができる。
基板10のX軸方向の両端部には2つの貫通孔11が設けられている。貫通孔11は、給電用のリード線(不図示)と金属配線51とを半田付け等により電気的に接続するためのものであり、貫通孔11には当該リード線が挿通される。また、基板10の中央部には貫通孔12が設けられている。貫通孔12は、発光装置1を他の部材(支持部材等)に固定するためのものであり、例えば貫通孔12には支持部材の突起部が嵌合される。なお、貫通孔11がなくても金属配線51への給電は可能であり、また、貫通孔12がなくても発光装置1の支持部材等への固定は可能である。したがって、これらの貫通孔11、12は設けなくても構わない。
なお、基板10の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、矩形状の基板を用いた。具体的には、基板10のX軸方向の長さ(長辺の長さ)をL1とし、基板10のY軸方向の長さ(短辺の長さ)をL2とし、基板10の厚みをdとすると、L1=25mm、L2=6mm、d=1mmである基板を用いた。
[LED]
LED20は、発光素子の一例であって、基板10の第1主面10aの上に蛍光体層40を介して実装されている。すなわち、LED20は、蛍光体層40の上に実装されている。本実施の形態において、LED20は、基板10の第1主面10a側のみに実装されている。
LED20は、発光素子の一例であって、基板10の第1主面10aの上に蛍光体層40を介して実装されている。すなわち、LED20は、蛍光体層40の上に実装されている。本実施の形態において、LED20は、基板10の第1主面10a側のみに実装されている。
また、LED20は、同一ピッチで直線状に複数個実装されている。本実施の形態では、12個のLED20がX軸方向に直線状に配列された素子列がY軸方向に2列並んで設けられている。また、X軸方向における1つの素子列内のLED20は直列接続となっており、素子列同士のLED20は並列接続となっている。なお、本実施の形態では、複数のLED20は2列で実装したが、1列としてもよく、あるいは、2列以外の複数列としても構わない。
各LED20は、単色の可視光を発するベアチップであり、一例として、通電されれば青色光を発する青色LEDチップを用いることができる。青色LEDチップとしては、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を用いることができる。なお、本実施の形態では、LED20として、一辺の長さが約0.35mm(350μm)の正方形の青色LEDチップを用いたが、矩形状のLEDチップを用いることもできる。また、各LED20は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するLEDチップであり、例えば、側方に全光量の20%、上方に全光量の60%、下方に全光量の20%の光を発する。また、複数のLED20は、1つの素子列内において隣り合うLED20の間隔(ピッチ)が1.4mmとなるように実装されており、また、対向する2つの素子列において一方の素子列のLED20と他方の素子列のLED20との間隔が4mmとなるように実装されている。
ここで、本実施の形態で用いられるLED20について、図2を用いて詳述する。図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置におけるLED周辺の拡大断面図である。
図2に示すように、LED20(LEDチップ)は、サファイア基板21と、当該サファイア基板21上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層22とを有する。
窒化物半導体層22の上面の端部には、カソード電極23とアノード電極24とが設けられている。また、カソード電極23及びアノード電極24の上には、ワイヤーボンド部25、26がそれぞれ設けられている。
互いに隣り合うLED20において一方のLED20のカソード電極23と他方のLED20のアノード電極24とは、ワイヤーボンド部25、26を介して、ワイヤー60により電気的に接続されている。各LED20は、サファイア基板21側の面が基板10の第1主面10aと対向するように、透光性のチップボンディング材70により蛍光体層40の上に配置されている。チップボンディング材70には、酸化金属からなるフィラーを含有したシリコーン樹脂などを用いることができる。チップボンディング材70に透光性材料を使用することにより、LED20のサファイア基板21側の面とLED20の側面とから出る光の損失を低減することができ、チップボンディング材70による影の発生を防ぐことができる。
[封止部材]
封止部材30は、LED20が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含む第1波長変換部であり、LED20を覆うように形成されている。第1波長変換材としては、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。本実施の形態における封止部材30は、透光性材料からなる樹脂の中に、第1波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂である。なお、封止部材30には、シリカ粒子等の光拡散材が分散されていてもよい。
封止部材30は、LED20が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含む第1波長変換部であり、LED20を覆うように形成されている。第1波長変換材としては、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。本実施の形態における封止部材30は、透光性材料からなる樹脂の中に、第1波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂である。なお、封止部材30には、シリカ粒子等の光拡散材が分散されていてもよい。
蛍光体粒子(第1波長変換材)としては、LED20が青色光を発する青色LEDである場合、封止部材30から白色光を出射させるために、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が用いられる。このような蛍光体粒子としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。これにより、LED20が発した青色光の一部は、封止部材30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(波長変換されなかった)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、封止部材30の中で拡散及び混合されることにより、封止部材30から白色光となって出射する。
なお、封止部材30に含まれる第1波長変換材としては、黄色蛍光体粒子に代えて、黄色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子、もしくは、緑色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子とを用いても構わない。その他に、紫外線発光のLED20を用いる場合、第1波長変換材として、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものを用いることができる。さらに、第1波長変換材としては、蛍光体粒子以外に、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
蛍光体粒子を含有させる樹脂としては、シリコーン樹脂等の透明樹脂材料を用いることができる。なお、封止部材30は、必ずしもシリコーン樹脂によって形成する必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材のほか、低融点ガラス、ゾルゲルガラス等の無機材によって形成してもよい。
また、封止部材30は、基板10上に、LED20の配列方向に沿って直線状に形成されている。すなわち、封止部材30は、直線状に配列された複数のLED20を一括封止している。本実施の形態では、1つの素子列が12個のLED20で構成されているので、封止部材30は、一列分の12個のLED20を一括封止している。また、封止部材30は、複数の蛍光体層40を跨がるように形成されている。本実施の形態では、複数のLED20は2列で実装されているので、封止部材30も2列で形成されている。なお、本実施の形態において、1本あたりの封止部材30は、長さが17mm、線幅が1.6mm、中心最大高さが0.7mmである。
なお、封止部材30は、各LED20を個別に覆うよう複数形成してもよい。この場合、各封止部材30は、略半球状に形成することができる。
[蛍光体層]
蛍光体層40は、LED20が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む第2波長変換部である。第2波長変換材としては、封止部材30と同様に、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。
蛍光体層40は、LED20が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む第2波長変換部である。第2波長変換材としては、封止部材30と同様に、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。
本実施の形態における蛍光体層40は、第2波長変換材である蛍光体粒子と焼結用結合材とによって形成された焼結体膜である。
蛍光体粒子(第2波長変換材)としては、LED20が青色光を発する青色LEDである場合、蛍光体層40から白色光を出射させるために、例えばYAG系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。
焼結用結合材としては、酸化シリコン(SiO2)を主成分とする材料で構成されるガラスフリット等の無機材料を用いることができる。ガラスフリットは、蛍光体粒子を基板10に結着させるための結合材(結着材)であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。ガラスフリットは、ガラス粉末を加熱して溶解することによって形成することができる。ガラスフリットのガラス粉末としては、SiO2−B2O3−R2O系、B2O3−R2O系又はP2O5−R2O系(但し、R2Oは、いずれも、Li2O、Na2O、又は、K2Oである)を用いることができる。また、焼結用結合材の材料としては、ガラスフリット以外に、低融点結晶からなるSnO2−B2O3等を用いることもできる。
また、蛍光体層40は、基板10とLED20との間において、基板10と固着させることで形成されている。すなわち、蛍光体層40は、蛍光体層40自身が有する結着剤によって基板10に固着されている。本実施の形態における蛍光体層40は、各LED20それぞれの直下において、基板10の第1主面10a上に島状に形成されている。すなわち、蛍光体層40は、複数のLED20のそれぞれに対応させて複数形成されている。なお、蛍光体層40は、隣り合うLED20の間に形成された金属配線50と接触しないように形成されている。
さらに、島状に形成された各蛍光体層40は、封止部材30からY軸方向に向かって突出する突出部(露出部)40aを有する。言い換えると、封止部材30は、各蛍光体層40の全部を覆わず一部を覆うように形成されており、蛍光体層40の一部(突出部40a)が封止部材30から露出するように構成されている。本実施の形態において、蛍光体層40の各々は、封止部材30によって80%程度覆われている。すなわち、各蛍光体層40において突出部40aは20%程度となっている。
また、本実施の形態において、突出部40aは、封止部材30の幅方向(Y軸方向)の一方側(片側)からのみ突出するように構成されている。このように、突出部40aは、基板10の内側に向かってのみ封止部材30から突出させているが、これに限らない。例えば、突出部40aは、基板10の外側に向かってのみ封止部材30から突出されてもよいし、あるいは、一方の封止部材30では基板10の内側に向かってのみ突出させるとともに他方の封止部材30では基板10外側に向かってのみ突出させるように構成しても構わない。
なお、各蛍光体層40は、Y軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。本実施の形態において、各蛍光体層40は、X軸方向の長さが0.7mmで、Y軸方向の長さが2mmとなるように形成されている。また、各蛍光体層40の厚さは、0.045mmである。
このように構成される蛍光体層40は、蛍光体層40における蛍光体粒子の濃度が91wt%以下であることが好ましい。蛍光体粒子の濃度が91%を超えると、アルミナ基板に対して蛍光体層40の剥離が生じやすくなる。また、蛍光体層40の厚さは、0.035mm以上であることが好ましい。蛍光体層40の厚さが0.035よりも薄くなると、通常の印刷では蛍光体層40の所望の印刷精度を確保することが難しくなる。
なお、基板10上には、蛍光体層40と同じ材料からなる蛍光体層41も形成されている。蛍光体層41は、貫通孔11の周囲に形成された金属配線51の外側縁部を覆うように形成されている。すなわち、図1の(c)に示すように、蛍光体層41は、金属配線51と基板10の第1主面10aとを跨がるようにして形成されている。蛍光体層41は、蛍光体層40と同時に形成される。
[金属配線]
金属配線(第1金属配線)50は、複数のLED20同士を電気的に接続するために、基板10の第1主面10aに所定形状でパターン形成されている。各LED20と金属配線50とは、ワイヤー60を介して電気的に接続されている。金属配線50によって、隣り合うLED20が直列接続されている。
金属配線(第1金属配線)50は、複数のLED20同士を電気的に接続するために、基板10の第1主面10aに所定形状でパターン形成されている。各LED20と金属配線50とは、ワイヤー60を介して電気的に接続されている。金属配線50によって、隣り合うLED20が直列接続されている。
また、金属配線50は、隣り合うLED20(蛍光体層40)の間のそれぞれに島状に形成されている。すなわち、金属配線50は、隣り合うLED20の間に対応させて複数形成されているとともに、蛍光体層40と接触しないように形成されている。
なお、各金属配線50は、Y軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。本実施の形態において、各金属配線50は、X軸方向の長さが0.4mmで、Y軸方向の長さが1.0mmとなるように形成されている。また、各金属配線50の厚さは0.004mmである。
金属配線50を構成する金属材料としては、例えば、銀(Ag)、タングステン(W)又は銅(Cu)等を用いることができる。なお、金属配線50の表面に、ニッケル(Ni)/金(Au)等のメッキ処理を施しても構わない。
さらに、基板10には、金属配線50と同じ材料からなる金属配線51(第2金属配線)も形成されている。金属配線51は、貫通孔11を囲むように形成された端子電極として機能する。すなわち、金属配線51は、発光装置1の受給電部であって発光装置1の外部から電力を受けてLED20に供給する。したがって、金属配線51は、金属配線50及びLED20と電気的に接続されている。これにより、金属配線51においてリード線等から受電した電力が各LED20に供給され、LED20が発光する。金属配線51は、金属配線50と同時にパターン形成される。
[ワイヤー]
ワイヤー60は、LED20と金属配線50とを電気的に接続するための電線であり、例えば金ワイヤーを用いることができる。具体的には、図2で説明したように、LED20のチップ上面に設けられたはワイヤーボンド部25、26のそれぞれとLED20の両側に隣接して形成された金属配線50とがワイヤー60によってワイヤボンディングされている。
ワイヤー60は、LED20と金属配線50とを電気的に接続するための電線であり、例えば金ワイヤーを用いることができる。具体的には、図2で説明したように、LED20のチップ上面に設けられたはワイヤーボンド部25、26のそれぞれとLED20の両側に隣接して形成された金属配線50とがワイヤー60によってワイヤボンディングされている。
図1の(b)に示すように、本実施の形態において、ワイヤー60は封止部材30から突出しないように構成されており、ワイヤー60全体が封止部材30の中に埋め込まれている。
[発光装置の光特性]
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の光特性について、図3A〜図3Cを用いて説明する。図3Aは、本発明の実施の形態1に係る発光装置1において光が伝搬する様子を説明するための図であり、図1の(a)のC−C’線における部分の拡大断面図である。図3Bは、比較例1に係る発光装置の構成を示す断面図である。図3Cは、比較例2に係る発光装置において光が伝搬するときの様子を説明するための図である。
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の光特性について、図3A〜図3Cを用いて説明する。図3Aは、本発明の実施の形態1に係る発光装置1において光が伝搬する様子を説明するための図であり、図1の(a)のC−C’線における部分の拡大断面図である。図3Bは、比較例1に係る発光装置の構成を示す断面図である。図3Cは、比較例2に係る発光装置において光が伝搬するときの様子を説明するための図である。
図3Aに示すように、本実施の形態に係る発光装置1において、LED20に電力が供給されることによりLED20は全方位に光を発する。
このうちLED20の上方、斜め上方及び側方に進行する光は、封止部材30内を伝搬するので、その一部は、封止部材30内の蛍光体粒子(第1波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、封止部材30内の黄色蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が封止部材30から放出される。
また、LED20が発する光うちLED20の下方に進行する光は、蛍光体層40内を通過するので、その一部は、蛍光体層40内の蛍光体粒子(第2波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、蛍光体層40内の黄色蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が蛍光体層40から放出される。そして、蛍光体層40から放出される白色光は基板10内に入射して基板10を透光して基板10の第2主面10bから放出される。
また、LED20が発する光うちLED20の斜め下方に進行する光の一部は、封止部材30及び蛍光体層40を通過するので、蛍光体層40内の蛍光体粒子(第1波長変換材)又は蛍光体層40の蛍光体粒子(第2波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、上記のとおり、いずれかの蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が蛍光体層40から放出されて基板10を透光して基板10の第2主面10bから放出される。
このように、本実施の形態に係る発光装置1によれば、基板10の第1主面10aから外方に向かって白色光が放出されるとともに、基板10の第2主面10bから外方に向かって白色光が放出される。
ここで、本実施の形態に係る発光装置1では、蛍光体層40が封止部材30から突出する突出部40aを有している。すなわち、蛍光体層40の一部が封止部材30からはみ出している。これにより、発光装置1の全方位に放出される光の色ずれを抑制することができるとともに、蛍光体層40の剥離を防止することができる。以下、この点について、詳細に説明する。
LED20の直下に蛍光体層40が形成された発光装置1において、図3Bに示すように、蛍光体層400を封止部材30から突出させないように構成すると、封止部材30を形成する前などにおいて、蛍光体層400が基板10から剥離してしまう場合があることを本発明者は突き止めた。これは、蛍光体層400に含まれるバインダー(ガラス)の量が少ないために、蛍光体層400の基板10への結着性が低下したからであると考えられる。
そこで、図3Cに示すように、大きさを蛍光体層400と同じにしたままでバインダー(ガラス)の量を多くして蛍光体層400Aを作製してみたところ、蛍光体層400Aと基板10との固着力が増加して蛍光体層400Aの剥離は防止できるものの、発光装置1から放出する光に色ずれが生じるということが分かった。これは、蛍光体層を封止部材から突出させない構成としたままで蛍光体層に含まれるバインダー(ガラス)の割合を大きくすると、蛍光体層400A中の蛍光体粒子の濃度が低下するからであると考えられる。このように、バインダーの量を多くして蛍光体層400Aを形成すると、蛍光体層400Aから放出される光(基板10の第2主面10bから放出する光)と封止部材30から放出する光とで色ずれが生じるということが分かった。
以上により、全方位に放出される光において色ずれを抑制するためには、蛍光体層から放射させる光を所望の色(例えば白色光)とする必要があり、このためには、蛍光体層における蛍光体粒子の濃度を所定以上にする必要があるという知見を得ることができた。つまり、蛍光体層によって所望の色(例えば黄色光)に変換させるLEDの光(例えば青色光)を所望の割合にする必要があることが分かった。
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、図3Aに示すように、蛍光体層40の一部をあえて封止部材30から突出させるという画期的な構成を採用することで、蛍光体層40の剥離を防止することに加えて、全方位において色ずれの発生を抑制することができるという着想を得ることができた。
つまり、LED20の直下に形成された蛍光体層40の一部を封止部材30から突出させることで、蛍光体層40の剥離が生じないようなバインダー(ガラス)の量を確保でき、蛍光体層40の基板10に対する固着力(結着性)を向上させることができたと考えられる。これにより、蛍光体層40の剥離を防止することができる。
また、LED20の直下に形成された蛍光体層40の一部を封止部材30から突出させることで、蛍光体層40を通過させるLED20の光を増加させることができる。すなわち、色ずれが生じないような蛍光体粒子の濃度を確保することが可能となる。これにより、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)を目標の色度の光とすることが可能となる。
以上により、本発明の実施の形態1に係る発光装置1によれば、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造方法の一例について、図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造方法を説明するための図である。
まず、図4の(a)に示すように、基板10を準備する。本実施の形態では、長辺の長さが25mmで短辺の長さが6mmの矩形基板であって、板厚が1mmで透過率が90%であるアルミナからなる透光性セラミックス基板を用いた。また、基板10に貫通孔11、12を設けている。
次に、図4の(b)に示すように、基板10の第1主面10a上に、所定形状の金属配線50を島状に複数形成するとともに、2つの貫通孔11の各々を囲むように金属配線51を形成する。金属配線50、51は、例えば、導電性ペーストを所定のパターンで塗布し、700℃〜800℃の温度範囲で10分間焼成することによって形成することができる。本実施の形態において、金属配線50、51は、Agを主成分とする銀ペーストを用いてパターン形成した。また、金属配線50は、矩形島状に複数形成した。
次に、図4の(c)に示すように、基板10の第1主面10a上であって隣り合う金属配線50の間に、蛍光体層40を島状に複数形成する。このとき、金属配線50と蛍光体層40とは接触させないように形成することが好ましい。これは、金属配線50の上に蛍光体層40が形成されてしまうと、本来は金属配線50の上にワイヤボンディングされるべきワイヤー60が蛍光体層40の上にワイヤボンディングされてしまい、導通不良が発生するからである。特に金属配線50は濡れ性が高いことから、ペースト状の蛍光体層40を塗布する際、当該蛍光体層40は、金属配線50に接触してしまうと金属配線50の上に広がってしまい、金属配線50が蛍光体層40によって意図せずに覆われてしまう場合がある。
なお、本実施の形態では、蛍光体層40を形成すると同時に、金属配線51の外側縁部を覆うように蛍光体層41も形成する。このように金属配線51の一部を蛍光体層41で覆うことによって、金属配線51の剥離を防止することができる。
具体的に、蛍光体層40、41は、以下のようにして形成することができる。
まず、第2波長変換材として粉末状の蛍光体粒子を準備するとともに、焼結用結合材として粉末状のフリットガラス(粉末ガラス)を準備し、準備した蛍光体粒子及びフリットガラスに溶剤を添加し混練することによって焼結体膜形成用のペースト(ペースト状の蛍光体層40)を作製する。
本実施の形態において、焼結用結合材として、軟化点が520℃の粉末ガラスを用いた。また、黄色蛍光体粒子及び粉末ガラスは、重量比(wt%)が80:20の割合となるように準備した。なお、蛍光体粒子の割合は50wt%に限らず、20〜91wt%の範囲の割合とすることができる。また、準備した上記材料は、例えば3本ロールの混練機によって混練(混合)することによってペースト状にすることができる。
次に、焼結体膜形成用のペーストを基板10の第1主面10aの所定の位置に所定形状で塗布する。なお、焼結体膜形成用のペーストは塗布することによって基板10にコーティングしたが、印刷によってコーティングすることもできる。また、焼結体膜形成用のペーストを基板10にコーティングする前に、基板10の第1主面10aに対して所定の表面処理を施しても構わない。例えば、基板10として透明ガラス基板を用いる場合は、フロスト処理を行うことが好ましい。
次に、焼結体膜形成用のペーストが塗布された基板10を、例えば、150℃の温度で30分間乾燥させて、その後、約600℃の温度で10分間焼成する。焼成することによってガラスフリットが軟化して、蛍光体粒子同士が、また、蛍光体粒子と基板10とが、ガラスフリットにより結着(接合)した焼結体膜(蛍光体層40)を形成することができる。焼成温度としては、蛍光体粒子が劣化しない温度であって、かつ、ガラスフリットが軟化する温度であることが好ましい。蛍光体粒子は700℃を超えると劣化するので、焼成温度は700℃未満であることが好ましい。
これにより、基板10の第1主面10a上に蛍光体層40(焼結体膜)を被膜させることができる。本実施の形態では、45μmの膜厚で蛍光体層40を形成した。
次に、図4の(d)に示すように、各蛍光体層40のそれぞれの上にLED20(ベアチップ)を実装する。LED20の実装は、ダイアタッチ剤等によってダイボンディングすることにより行われる。
その後、同図に示すように、LED20と金属配線50とを電気的に接続するために、LED20と当該LED20に隣接する金属配線50とをワイヤー60を用いてワイヤボンディングする。
最後に、図4の(e)に示すように、基板10の第1主面10a上に封止部材30を形成する。このとき、封止部材30は、蛍光体層40の一部を突出させるとともに他の一部を覆うようにして形成する。
このような封止部材30は、ディスペンサー方式によって塗布形成することができる。例えば、LED20の上方にディスペンサーの吐出ノズルを配置し、吐出ノズルから封止部材材料(蛍光体含有樹脂)を吐出しながら吐出ノズルをLED20の素子列に沿って移動させることで、封止部材材料を直線状に塗布することができる。その後、所定の方法によって封止部材材料を硬化させることにより、所定形状の封止部材30を形成することができる。本実施の形態では、封止部材30として、シリコーン樹脂に黄色蛍光体粒子が分散された蛍光体含有樹脂を用いた。
以上のようにして、本発明の実施の形態1に係る発光装置1を製造することができる。
(変形例)
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置の変形例について説明する。
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置の変形例について説明する。
図1及び図4に示すように、実施の形態1における発光装置1では、金属配線(第2金属配線)51の剥離を防止するために、金属配線51の周縁を蛍光体層41で覆っている。しかしながら、蛍光体層41を金属配線51の上に形成すると、発光装置1が発する光のうち当該発光装置1を収納するグローブ等の内面で反射して戻ってくる光や発光部(LED20、封止部材30)が発する光のうち基板10の内部で反射する光等の反射光が蛍光体層41に到達すると、反射光が蛍光体層41で吸収されてしまう。これにより、色ずれや光取り出し効率が低下する等の問題が発生する。すなわち、LED20直下の蛍光体層40の膜厚や面積によって所望の色調整を行ったとしても、金属配線51を覆う蛍光体層41によって色ずれ等が発生してしまう。
そこで、本変形例では、金属配線51を覆う部材として蛍光体層41の代りにガラス膜を用いている。ガラス膜は、図1等における蛍光体層41と同じ形状とすることができる。すなわち、金属配線51と基板10とを跨ぐようにガラス膜が形成されており、当該ガラス膜は、金属配線51の表面と基板10の表面とに連続して形成されている。ガラス膜は、酸化シリコン(SiO2)を主成分とするものであり、例えば結晶化ガラスを用いることができる。ガラス膜は可視光に対する透過率が高いため、光が到達しても吸収されずに透過する。
また、ガラス膜は、貫通孔11周辺における金属配線51の表面のうち半田付けされる部分を突出させるようにして形成される。貫通孔11に挿通されたリード線と金属配線51とを半田付けする際には約300℃の温度が金属配線51にも加えられるため、金属配線51の上に形成される膜に対しては、このような温度に対して耐性を持つものが要求されるが、ガラス膜はこの要求を満足することができる。
以上、本変形例に係る発光装置によれば、金属配線51が蛍光体層41ではなくガラス膜でコーティングされているので、ガラス膜に到達する光は当該ガラス膜を透過することになる。そして、ガラス膜を透過した光の一部は金属配線51で反射し、他の一部は基板10を透過する。これにより、上記反射光によって色ずれや光取り出し効率が低下することを防止することができる。また、金属配線51をガラス膜で覆うことによって、金属配線51の剥離を防止することもできる。このように、本変形例によれば、色ずれや光取り出し効率が低下することを防止しつつ、金属配線51の剥離を防止することができる。
なお、本変形例は、以下の実施の形態にも適用することができる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る発光装置2について、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る発光装置の平面図である。なお、図5において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
次に、本発明の実施の形態2に係る発光装置2について、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る発光装置の平面図である。なお、図5において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
本実施の形態に係る発光装置2が上記実施の形態1に係る発光装置1と異なる点は、蛍光体層の構成である。すなわち、実施の形態1における蛍光体層40の突出部40aは、封止部材30の幅方向の片側のみから突出していたが、本実施の形態における蛍光体層40Aの突出部は、封止部材30の幅方向の両側に突出している。
具体的には、図5に示すように、複数の蛍光体層40Aの各々は、封止部材30の幅方向の一方側から突出する第1突出部40a1と、封止部材30の幅方向の他方側から突出する第2突出部40a2とを有する。なお、本実施の形態における蛍光体層40Aは、実施の形態1における蛍光体層40と同様の方法によって形成することができる。
以上、本実施の形態に係る発光装置2によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。すなわち、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
特に、本実施の形態では、蛍光体層40Aが封止部材30の幅方向の両側から突出しているので、実施の形態1に対して、蛍光体層40Aの基板10に対する結着性をさらに向上させることができ、より確実に蛍光体層40Aの剥離を防止することができる。
また、蛍光体層40Aを封止部材30の幅方向の両側から突出させることで、蛍光体層40を厚膜化させることなく封止部材30における蛍光体粒子とバインダー(ガラス)との混合比率の調整自由度が高くなる。これにより、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)を容易に目標の色度の光とすることができる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る発光装置3について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態3に係る発光装置の平面図である。なお、図6において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
次に、本発明の実施の形態3に係る発光装置3について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態3に係る発光装置の平面図である。なお、図6において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
本実施の形態に係る発光装置3が上記実施の形態2に係る発光装置2と異なる点は、蛍光体層の構成である。すなわち、実施の形態2に対して、基板10の内側に向かって封止部材30から突出した複数の第1突出部40a1同士が互いに接続されているとともに、基板10の外側に向かって封止部材30から突出した複数の第2突出部40a2同士が互いに接続されている。
具体的には、図6に示すように、隣り合う蛍光体層40Bにおいて、一方の蛍光体層40Bの第1突出部40a1と他方の蛍光体層40Bの第1突出部40a1とは、第1接続部40b1によって接続されている。同様に、隣り合う蛍光体層40Bにおいて、一方の蛍光体層40Bの第2突出部40a2と他方の蛍光体層40Bの第2突出部40a2とは、第2接続部40b2によって接続されている。
第1接続部40b1及び第2接続部40b2は、蛍光体層40Bと同一の材料によって形成された焼結体膜である。したがって、第1接続部40b1及び第2接続部40b2は、蛍光体層40Bを形成すると同時に形成される。なお、本実施の形態における蛍光体層40Bは、実施の形態1における蛍光体層40と同様の方法によって形成することができる。
以上、本実施の形態に係る発光装置2によれば、実施の形態1、2と同様の効果を奏することができる。すなわち、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
特に、本実施の形態では、蛍光体層40Bが封止部材30の幅方向の両側から突出するとともにその突出部分が互いに接続されているので、実施の形態2に対して、蛍光体層40Bの基板10に対する結着性をさらに向上させることができ、より確実に蛍光体層40Bの剥離を防止することができる。また、この構成により、実施の形態2に対して、封止部材30における蛍光体粒子とバインダー(ガラス)との混合比率の調整自由度を向上させることができるので、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)をさらに容易に目標の色度の光とすることができる。
(実施の形態4)
次に、本発明に係る実施の形態4に係る電球形ランプ100について、図7〜図9を用いて説明する。本実施の形態に係る電球形ランプ100は、実施の形態1〜3に係る発光装置の適用例である。図7は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの側面図である。図8は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの分解斜視図である。図9は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの断面図である。
次に、本発明に係る実施の形態4に係る電球形ランプ100について、図7〜図9を用いて説明する。本実施の形態に係る電球形ランプ100は、実施の形態1〜3に係る発光装置の適用例である。図7は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの側面図である。図8は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの分解斜視図である。図9は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの断面図である。
図7〜図9に示すように、本実施の形態に係る電球形ランプ100は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプであって、透光性のグローブ110と、光源であるLEDモジュール120と、電力を受電する口金130と、LEDモジュール120を保持する支柱140と、支柱140を支持する支持台150と、樹脂ケース160と、リード線170と、点灯回路180とを備える。
本実施の形態における電球形ランプ100は、グローブ110と樹脂ケース160と口金130とによって外囲器が構成されている。また、LEDモジュール120としては、実施の形態1〜3の発光装置1〜3を用いることができる。以下、電球形ランプ100の各構成部材について、図7〜図9を参照しながら詳細に説明する。
[グローブ]
グローブ110は、LEDモジュール120を収納するとともに、LEDモジュール120からの光をランプ外部に透光する。本実施の形態において、グローブ110は、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)である。したがって、グローブ110内に収納されたLEDモジュール120は、グローブ110の外側から視認することができる。
グローブ110は、LEDモジュール120を収納するとともに、LEDモジュール120からの光をランプ外部に透光する。本実施の形態において、グローブ110は、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)である。したがって、グローブ110内に収納されたLEDモジュール120は、グローブ110の外側から視認することができる。
本実施の形態において、グローブ110の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部を有する形状である。言い換えると、グローブ110の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に伸びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部が形成されている。このような形状のグローブ110としては、一般的な白熱電球と同様の形状のガラスバルブを用いることができる。例えば、グローブ110として、A形、G形又はE形等のガラスバルブを用いることができる。
なお、グローブ110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110に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカや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110の内面又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110は、シリカガラス製である必要もない。例えば、アクリル等の樹脂材料によって作製されたグローブ110を用いても構わない。
[口金]
口金130は、外部からLEDモジュール120のLEDを発光させるための電力を受電する受電部であって、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。電球形ランプ100が点灯した場合に、口金130は、照明器具のソケットから電力を受ける。本実施の形態における口金130は二接点によって交流電力を受電し、口金130で受電した電力はリード線を介して点灯回路180の電力入力部に入力される。
口金130は、外部からLEDモジュール120のLEDを発光させるための電力を受電する受電部であって、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。電球形ランプ100が点灯した場合に、口金130は、照明器具のソケットから電力を受ける。本実施の形態における口金130は二接点によって交流電力を受電し、口金130で受電した電力はリード線を介して点灯回路180の電力入力部に入力される。
口金130は、E形であり、その外周面には照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金130の内周面には、樹脂ケース160に螺合させるための螺合部が形成されている。なお、口金130は、金属製の有底筒体形状である。
口金130の種類は、特に限定されるものではないが、例えばねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いることができ、E26形又はE17形等が挙げられる。
[支柱]
支柱140は、グローブ110の開口部の近傍からグローブ110の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステムである。
支柱140は、グローブ110の開口部の近傍からグローブ110の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステムである。
支柱140は、LEDモジュール120を保持する保持部材として機能し、支柱140の一端はLEDモジュール120に接続され、支柱140の他端は支持台150に接続されている。LEDモジュール120は、支柱140によってグローブ110内の中空に保持される。
また、支柱140は、金属材料によって構成されており、LEDモジュール120で発生する熱を放熱させるための放熱部材としても機能する。本実施の形態において、支柱140は、熱伝導率が237[W/m・K]であるアルミニウムによって構成されている。このように、支柱140が金属材料によって構成されているので、LEDモジュール120の熱は基板を介して支柱140に効率良く伝導する。これにより、LEDモジュール120の熱を口金130側に逃がすことができる。この結果、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
また、支柱140は、LEDモジュール120の基板に設けられた貫通孔(図1の貫通孔12)と嵌合させるための突起部を有する。突起部は、支柱140の頂部上面から突出するように設けられており、LEDモジュール120の位置を規制する位置規制部として機能する。すなわち、突起部は、LEDモジュール120の配置方向を決めるように構成されている。
なお、支柱140としては、従来の電球形蛍光ランプと同様に、可視光に対して透明な軟質ガラスからなるステムを用いてもよい。これにより、LEDモジュール120で生じた光が支柱140によって損失することを抑制することができる。また、支柱140によって影が発生されることも防ぐことができる。さらに、LEDモジュール120が発した白色光によって支柱140が光り輝くので、電球形ランプ100は、視覚的に優れた美観を発揮することも可能となる。
[支持台]
支持台(支持板)150は、支柱140を支持する支持部材であり、図9に示すように、グローブ110の開口部の開口端に接続されている。また、支持台150は、グローブ110の開口部を塞ぐように構成されている。本実施の形態において、支持台150は、樹脂ケース160に固定されている。また、支持台150には、リード線170を通すための貫通孔が設けられている。
支持台(支持板)150は、支柱140を支持する支持部材であり、図9に示すように、グローブ110の開口部の開口端に接続されている。また、支持台150は、グローブ110の開口部を塞ぐように構成されている。本実施の形態において、支持台150は、樹脂ケース160に固定されている。また、支持台150には、リード線170を通すための貫通孔が設けられている。
支持台150は、金属材料によって構成されており、本実施の形態では、支柱140と同様に、アルミニウムによって構成されている。これにより、支柱140に熱伝導したLEDモジュール120の熱は、支持台150に効率良く伝導する。この結果、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
また、支持台150は、段差部を有する円盤状部材で構成されている。当該段差部には、グローブ110の開口部の開口端が当接されており、これにより、グローブ110の開口部が塞がれている。また、段差部において、支持台150と樹脂ケース160とグローブ110の開口部の開口端とは、接着材によって固着されている。
[樹脂ケース]
樹脂ケース160は、支柱140と口金130とを絶縁するとともに、点灯回路180を収納するための絶縁ケース(回路ホルダ)である。樹脂ケース160は、大径円筒状の第1ケース部と、小径円筒状の第2ケース部とからなる。第1ケース部の外表面は外気に突出しているので、樹脂ケース160に伝導した熱は、主に第1ケース部から放熱される。一方、第2ケース部は、外周面が口金130の内周面と接触するように構成されており、本実施の形態では、第2ケース部の外周面には口金130と螺合するための螺合部が形成されている。樹脂ケース160は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形することができる。
樹脂ケース160は、支柱140と口金130とを絶縁するとともに、点灯回路180を収納するための絶縁ケース(回路ホルダ)である。樹脂ケース160は、大径円筒状の第1ケース部と、小径円筒状の第2ケース部とからなる。第1ケース部の外表面は外気に突出しているので、樹脂ケース160に伝導した熱は、主に第1ケース部から放熱される。一方、第2ケース部は、外周面が口金130の内周面と接触するように構成されており、本実施の形態では、第2ケース部の外周面には口金130と螺合するための螺合部が形成されている。樹脂ケース160は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形することができる。
[リード線]
2本のリード線170は、LEDモジュール120を点灯させるための電力を点灯回路180からLEDモジュール120に供給するための電線である。各リード線170の一方側端はLEDモジュール120の給電部と電気的に接続されて、各リード線170の他方側端は点灯回路180の電力出力部と電気的に接続されている。
2本のリード線170は、LEDモジュール120を点灯させるための電力を点灯回路180からLEDモジュール120に供給するための電線である。各リード線170の一方側端はLEDモジュール120の給電部と電気的に接続されて、各リード線170の他方側端は点灯回路180の電力出力部と電気的に接続されている。
[点灯回路]
点灯回路180は、LEDモジュール120(LEDチップ)を点灯させるための回路ユニットであり、樹脂ケース160内に収納されている。具体的には、点灯回路180は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態において、点灯回路180は、口金130から給電された交流電力を直流電力に変換する電源回路であり、2本のリード線170を介して当該直流電力をLEDモジュール120(LEDチップ)に出力する。
点灯回路180は、LEDモジュール120(LEDチップ)を点灯させるための回路ユニットであり、樹脂ケース160内に収納されている。具体的には、点灯回路180は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態において、点灯回路180は、口金130から給電された交流電力を直流電力に変換する電源回路であり、2本のリード線170を介して当該直流電力をLEDモジュール120(LEDチップ)に出力する。
なお、電球形ランプ100は、必ずしも点灯回路180を備える必要はない。例えば、照明器具あるいは電池などから直接直流電力が供給される場合には、電球形ランプ100は、点灯回路180を備えなくてもよい。また、点灯回路180は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路又は昇圧回路等も適宜選択して組み合わせることもできる。
以上のようにして、電球形ランプ100が構成される。以上、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100によれば、実施の形態1〜3に係るLEDモジュールが用いられているので、色ずれを抑制することのできる電球形ランプを実現することができる。また、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、広い配光角を得ることができる。
(変形例)
次に、本発明の変形例に係る発光装置4について、図10を用いて説明する。図10の(a)は、本発明の変形例に係る発光装置の平面図であり、図10の(b)は、同発光装置の断面図である。なお、図10において、金属配線及びワイヤーは図示されていない。
次に、本発明の変形例に係る発光装置4について、図10を用いて説明する。図10の(a)は、本発明の変形例に係る発光装置の平面図であり、図10の(b)は、同発光装置の断面図である。なお、図10において、金属配線及びワイヤーは図示されていない。
図10の(a)及び(b)に示すように、本変形例に係る発光装置4では、蛍光体層(第2波長変換部)40が封止部材(第1波長変換部)30の全周にわたって封止部材30からはみ出すように構成されている。
このように構成することによって、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができるとともに、色を強めることができる。
なお、本変形例では、LED20は1チップとし、封止部材30はLED20を覆うように半球状に構成したが、これに限らない。例えば、本変形例は、実施の形態1〜3のように、複数のLED20がライン状に配列されている場合にも適用することができる。
以上、本発明に係る発光装置及びランプについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
例えば、上記の実施の形態1〜3に係る発光装置1〜3は、電球形ランプに適用した例を示したが、これに限らない。例えば、上記の実施の形態に係る発光装置1〜3は、長尺筒状の直管で構成された直管形ランプ又は環状の丸管で構成された丸管形ランプに適用することもできる。あるいは、上記の実施の形態1〜3に係る発光装置1〜3は、GX53口金又はGH76p口金等の口金構造を有するランプにも適用することができる。
また、上記の実施の形態1〜3に係る発光装置1〜3は、口金を有さないランプ、例えば発光装置(LEDモジュール)をヒートシンク等の基台に配置して構成された照明ユニット又は照明システムにも適用することができる。
また、電球形ランプの適用例(実施の形態4)としては、上記の実施の形態1〜3に係る発光装置1〜3を、白熱電球に用いられるガラスバルブに適用する例を示したが、これに限らない。例えば、上記の実施の形態1〜3に係る発光装置1〜3は、グローブと口金との間に金属筐体のヒートシンクを備える電球形ランプにも適用することもできる。また、シャンデリアやロウソク型照明装置に用いられる縦長に延びた長球形状のバルブを有する電球形ランプに適用することもできる。
また、本発明は、上記の電球形ランプ等のランプを備える照明装置として実現することもできる。例えば、図11に示すように、本発明に係る照明装置200として、上記の電球形ランプ100と、当該電球形ランプが取り付けられる点灯器具(照明器具)300とを備えるように構成してもよい。この場合、点灯器具300は、電球形ランプ100の消灯及び点灯を行うものであり、例えば、天井に取り付けられる器具本体310と、電球形ランプ100を覆うランプカバー320とを備える。このうち、器具本体310は、電球形ランプ100の口金が装着されるとともに電球形ランプ100に給電を行うソケット311を有する。なお、ランプカバー320の開口部に透光性プレートを設けてもよい。
また、上記の実施の形態において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したもの、又は、異なる実施の形態や変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、LED等の発光素子を備える発光装置、及び、当該発光装置を備えるランプ、照明ユニット又は照明システム等において広く利用することができる。
1、2、3、4 発光装置
10 基板
10a 第1主面
10b 第2主面
11、12 貫通孔
20 LED
21 サファイア基板
22 窒化物半導体層
23 カソード電極
24 アノード電極
25、26 ワイヤーボンド部
30 封止部材
40、40A、41、400、400A 蛍光体層
40a 突出部
40a1 第1突出部
40a2 第2突出部
40b1 第1接続部
40b2 第2接続部
50、51 金属配線
60 ワイヤー
70 チップボンディング材
100 電球形ランプ
110 グローブ
120 LEDモジュール
130 口金
140 支柱
150 支持台
160 樹脂ケース
170 リード線
180 点灯回路
200 照明装置
300 点灯器具
310 器具本体
311 ソケット
320 ランプカバー
10 基板
10a 第1主面
10b 第2主面
11、12 貫通孔
20 LED
21 サファイア基板
22 窒化物半導体層
23 カソード電極
24 アノード電極
25、26 ワイヤーボンド部
30 封止部材
40、40A、41、400、400A 蛍光体層
40a 突出部
40a1 第1突出部
40a2 第2突出部
40b1 第1接続部
40b2 第2接続部
50、51 金属配線
60 ワイヤー
70 チップボンディング材
100 電球形ランプ
110 グローブ
120 LEDモジュール
130 口金
140 支柱
150 支持台
160 樹脂ケース
170 リード線
180 点灯回路
200 照明装置
300 点灯器具
310 器具本体
311 ソケット
320 ランプカバー
Claims (11)
- 透光性を有する基板と、
前記基板の上に直線状に複数並べられた発光素子と、
前記複数の発光素子を覆うように形成された第1波長変換部と、
前記基板と前記複数の発光素子の各々との間に形成された第2波長変換部と、を備え、
前記複数の発光素子の並び方向を第1方向とし、前記基板の主面における前記第1方向に対して略垂直な方向を第2方向とすると、
前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部から前記第2方向に突出する突出部を有する
発光装置。 - 前記突出部は、前記第2方向における前記第1波長変換部の両側から突出している、
請求項1に記載の発光装置。 - 前記突出部を有する前記第2波長変換部は、複数形成されており、
前記複数の第2波長変換部のうち一の前記第2波長変換部の前記突出部と他の前記第2波長変換部の前記突出部とは、前記第2波長変換部と同じ材料からなる接続部によって接続されている、
請求項1又は2に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含み、前記発光素子を封止する封止部材であり、
前記第2波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む蛍光体層である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記蛍光体層は、前記第2波長変換材である蛍光体粒子と、焼結用結合材である無機材料とからなる焼結体膜である、
請求項4に記載の発光装置。 - 前記焼結体膜における蛍光体粒子の濃度は、91wt%以下である、
請求項5に記載の発光装置。 - 前記焼結体膜の厚さは、0.035mm以上である、
請求項5又は6に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、前記第1波長変換材である蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を含有する樹脂材料とによって構成されている、
請求項4〜7のいずれか1項に記載の発光装置。 - さらに、隣り合う前記発光素子の間において前記基板上に形成された金属配線を備え、
前記金属配線は、前記第2波長変換部と接触していない、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光装置。 - さらに、当該発光装置外部から電力を受ける金属配線と、
前記金属配線と前記基板とに連続して形成されたガラス膜と、を備える、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光装置と、
前記発光装置を収納する中空のグローブと、
前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、
前記発光装置を前記グローブ内に支持する支柱とを備える、
ランプ。
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