JP6101978B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）を用いた一般照明、バックライト光源、ヘッドライト光源等の発光装置の照明光の演色性を改善した発光装置に関するものである。
発光ダイオードは、現在利用可能な光源の中で最も効率的な光源の一つである。このうち、白色発光ダイオードは、白熱電球、蛍光灯、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）バックライト、ハロゲンランプなどに代わる次世代光源として急激に市場を拡大している。白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を実現する構成の一つとして、青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）と、青色光励起によって、より長波長、例えば黄色や緑色に発光する蛍光体との組み合わせによるＬＥＤ発光装置（ＬＥＤ照明）が実用化されている。
その中でも現在主流となっているのは、青色ＬＥＤと黄色発光する蛍光体（以下、黄色蛍光体という）による擬似白色ＬＥＤ装置であり、この黄色蛍光体としては、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、Ｃａ−α−サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）：Ｅｕ等が知られている。
このような擬似白色ＬＥＤ装置においては、例えば、青色ＬＥＤの前面に密着する形で黄色発光蛍光体粒子を分散したシリコーン樹脂又はガラスよりなる蛍光部材（波長変換部材）を配置することで、入射してくる波長４５０ｎｍ前後の青色光により中心波長５７０ｎｍ前後（波長５１０〜６００ｎｍ）の黄色蛍光を発生させ、波長変換部材を透過した青色ＬＥＤからの光と合わせることで白色光としているものが多い。
しかしながら、黄色蛍光体として一般的なＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅを用いた擬似白色ＬＥＤ装置からの光には、波長５００ｎｍ近傍の緑色波長成分、あるいは波長６００ｎｍ以上の赤色波長成分は僅かであり、結果的にこのような擬似白色ＬＥＤ装置の出射光の演色性は自然光に比べて劣るものとなっている。
そこで、従来より、白色ＬＥＤ装置の演色性の改善に関し、出射光に温かみや優しさをもたらす赤色発光特性の改善が検討されており、そのひとつの方法として、擬似白色ＬＥＤ装置の波長変換部材に黄色蛍光体、又は緑色発光する蛍光体（以下、緑色蛍光体という）より、長波長域の蛍光成分が多い、Ｓｒ−ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、又はＭｎ賦活フッ化４価金属塩蛍光体等の赤色発光する蛍光体（以下、赤色蛍光体という）を更に混合する方法（例えば、特開２００９−２８０７６３号公報（特許文献１）、特開２０１０−０４５３２８号公報（特許文献２）、特開２０１０−０９３１３２号公報（特許文献３）、国際公開第２００９／１１０２８５号（特許文献４））が挙げられる。
しかしながら、黄色蛍光体又は緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合する方法では、赤色蛍光体の追加分だけ発光効率が低下し、赤色蛍光体の種類によっては黄色蛍光体からの黄色発光を吸収してしまい、発光効率が更に損なわれるという問題がある。また、広く行われているシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂に両蛍光体を混合分散させて青色ＬＥＤ前面に塗布して波長変換部を形成するポッティング法を適用して波長変換部材を製作した場合、各々のＬＥＤ上の蛍光体の分散状態の違いから、ＬＥＤごとの波長変換の割合が違ってしまい、歩留よく均一な発光色を得ることは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、発光効率を低下させずに演色性の高い出射光が得られる発光装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、従来の擬似白色光に対する赤色光付加による改善の程度を検討したところ、出射光として擬似白色光をもたらす黄色光に対し、光量（光子の量）として概ね５〜１０％程度の赤色光を追加することで演色性が大幅に改善された白色光が得られることを見出した。また、このような赤色光を得る方法について検討を進めた結果、擬似白色光を発するＬＥＤ発光装置において、赤色蛍光体を用いた演色性向上部材をＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置することで、発光色の演色性を改善するのに必要な蛍光発光を得ることが可能であることを見出し、本発明を成すに至った。
従って、本発明は、下記の発光装置を提供する。
〔１〕 発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含むＬＥＤ光源を有した青色光の発光装置又は擬似白色光の発光装置であって、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３である。）
で表される複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに分散された樹脂成型体である演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、ＬＥＤ光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域から外れた位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
〔２〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から離間し、かつ空間的に独立して配置されていることを特徴とする〔１〕記載の発光装置。
〔３〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸に対して、出射角１０°以上１２０°以下の範囲の位置に配置されることを特徴とする〔１〕又は〔２〕記載の発光装置。
〔４〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸の周辺に該発光軸を囲むように配置されることを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の発光装置。
〔５〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板、又はランプシェードを具備し、上記反射板周辺又は上記ランプシェード周辺に、上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の発光装置。
〔６〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板を具備し、該反射板上に上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の発光装置。
〔７〕 上記複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることを特徴とする〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の発光装置。
〔８〕 上記樹脂成型体が、上記複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに混練された熱成型体であることを特徴とする〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の発光装置。
〔９〕 上記複フッ化物蛍光体が、体積累計５０％の粒径Ｄ５０が２μｍ以上２００μｍ以下の粒子状である〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の発光装置。
〔１０〕 上記ＬＥＤ光源が白色光を出射するものであることを特徴とする〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の発光装置。
また、本発明は、下記の発光装置が関連する。
〔ｉ〕 発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含むＬＥＤ光源を有した青色光の発光装置又は擬似白色光の発光装置であって、青色光を吸収して赤色光を発光する蛍光体を含有した演色性向上部材を、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置することを特徴とする発光装置。
〔ｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸に対して、出射角１０°以上１２０°以下の範囲の位置に配置されることを特徴とする〔ｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸の周辺に該発光軸を囲むように配置されることを特徴とする〔ｉ〕又は〔ｉｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｖ〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に、該演色性向上部材からの光を反射する反射板を具備したことを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｖ〕 上記蛍光体が、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３である。）
で表される複フッ化物蛍光体であることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｉｖ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｖｉ〕 上記複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることを特徴とする〔ｖ〕記載の発光装置。
〔ｖｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記複フッ化物蛍光体からなることを特徴とする〔ｖ〕又は〔ｖｉ〕記載の発光装置。
〔ｖｉｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記複フッ化物蛍光体を分散した樹脂成型体であることを特徴とする〔ｖ〕又は〔ｖｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｘ〕 上記ＬＥＤ光源が青色光を出射するものであり、該ＬＥＤ光源の発光軸上に、青色光を吸収して上記演色性向上部材に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材を備えることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｖｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｘ〕 上記ＬＥＤ光源が白色光を出射するものであることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｖｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔１〕 発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含むＬＥＤ光源を有した青色光の発光装置又は擬似白色光の発光装置であって、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３である。）
で表される複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに分散された樹脂成型体である演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、ＬＥＤ光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域から外れた位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
〔２〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から離間し、かつ空間的に独立して配置されていることを特徴とする〔１〕記載の発光装置。
〔３〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸に対して、出射角１０°以上１２０°以下の範囲の位置に配置されることを特徴とする〔１〕又は〔２〕記載の発光装置。
〔４〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸の周辺に該発光軸を囲むように配置されることを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の発光装置。
〔５〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板、又はランプシェードを具備し、上記反射板周辺又は上記ランプシェード周辺に、上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の発光装置。
〔６〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板を具備し、該反射板上に上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の発光装置。
〔７〕 上記複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることを特徴とする〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の発光装置。
〔８〕 上記樹脂成型体が、上記複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに混練された熱成型体であることを特徴とする〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の発光装置。
〔９〕 上記複フッ化物蛍光体が、体積累計５０％の粒径Ｄ５０が２μｍ以上２００μｍ以下の粒子状である〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の発光装置。
〔１０〕 上記ＬＥＤ光源が白色光を出射するものであることを特徴とする〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の発光装置。
また、本発明は、下記の発光装置が関連する。
〔ｉ〕 発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含むＬＥＤ光源を有した青色光の発光装置又は擬似白色光の発光装置であって、青色光を吸収して赤色光を発光する蛍光体を含有した演色性向上部材を、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置することを特徴とする発光装置。
〔ｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸に対して、出射角１０°以上１２０°以下の範囲の位置に配置されることを特徴とする〔ｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸の周辺に該発光軸を囲むように配置されることを特徴とする〔ｉ〕又は〔ｉｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｖ〕 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に、該演色性向上部材からの光を反射する反射板を具備したことを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｖ〕 上記蛍光体が、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３である。）
で表される複フッ化物蛍光体であることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｉｖ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｖｉ〕 上記複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることを特徴とする〔ｖ〕記載の発光装置。
〔ｖｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記複フッ化物蛍光体からなることを特徴とする〔ｖ〕又は〔ｖｉ〕記載の発光装置。
〔ｖｉｉｉ〕 上記演色性向上部材が、上記複フッ化物蛍光体を分散した樹脂成型体であることを特徴とする〔ｖ〕又は〔ｖｉ〕記載の発光装置。
〔ｉｘ〕 上記ＬＥＤ光源が青色光を出射するものであり、該ＬＥＤ光源の発光軸上に、青色光を吸収して上記演色性向上部材に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材を備えることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｖｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
〔ｘ〕 上記ＬＥＤ光源が白色光を出射するものであることを特徴とする〔ｉ〕〜〔ｖｉｉｉ〕のいずれかに記載の発光装置。
本発明の発光装置によれば、赤色蛍光体を含む演色性向上部材を、ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置するだけで、発光スペクトルに赤色成分が加わり、演色性の向上が可能となる。また、演色性向上部材は、青色励起光が入射する位置であれば、ＬＥＤ光源の発光軸上に配置する必要はなく、例えば、反射板周辺やランプシェード周辺など、発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置すればよいため、発光効率の低下が僅かである。
以下、本発明に係る発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、ＬＥＤ光源からの励起光を蛍光体により波長変換することで白色発光するＬＥＤ照明具に関するものである。
従来のこの種の発光装置としては、光源となるＬＥＤチップの前面の封止樹脂にＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+等の黄色蛍光体を混ぜ込んで、黄色系の波長変換部とした白色ＬＥＤ装置が広く用いられている。また、ＬＥＤ装置の中には、ＬＥＤ装置の照明具としての配光特性を改善する目的で、独立した大面積の黄色系波長変換部材を、青色発光ＬＥＤチップの前面に数〜数十ｍｍだけ離間させて配置するリモートフォスファーと呼ばれる構造のものもある。
このリモートフォスファー構造の発光装置では、一般に、ＬＥＤ光源から側方に発する励起光、並びに励起光のうち波長変換部材で反射された光は、ＬＥＤ光源の背後に配置した反射板によって反射されて、波長変換部材に再入射する構成となっている。
本発明者らは、まず、このようなリモートフォスファー構造の発光装置と、赤色蛍光体を含む演色性向上部材とを組み合わせて、ＬＥＤ照明器具としての演色性を改善することを試みた。その結果、リモートフォスファー構造の発光装置において、ＬＥＤの背面に反射板が設けられているＬＥＤ光源の発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置等に、演色性向上部材を配置することで、ＬＥＤ照明器具としての演色性が改善されることを見出した。
更に、本発明者らは、青色ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置した構造の発光装置においても、赤色蛍光体を含む演色性向上部材を組み合わせて、ＬＥＤ照明器具としての演色性を改善することを試みた。その結果、青色ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置した構造の発光装置においても、ＬＥＤ光源の発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置等に演色性向上部材を配置することで、ＬＥＤ照明器具としての演色性が改善されることを見出した。
即ち、本発明に係る発光装置は、少なくとも青色波長成分を含む光を出射するＬＥＤ光源を有し、青色波長成分を含む白色光を出射する発光装置において、青色波長成分の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光する蛍光体を含有した演色性向上部材を、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置することを特徴とするものである。発光軸に平行な光の照射領域は、具体的には、ＬＥＤ光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域とすることができる。
詳しくは、発光装置として、青色ＬＥＤ光源と黄色系（又は緑色系）の波長変換部材を数〜数十ｍｍ離間させて配置し、ＬＥＤ光源の周辺部のような、発光装置から直接前方に射出される励起光をほとんど遮らないような位置に、演色性向上部材を配置し、発光スペクトルに赤色成分を加えて、自然な色再現を可能とするものである。またこの際、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源から側方に発生する光や波長変換部材で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源から発光軸方向に出射される励起光の減衰、即ち、色度調整による発光量の低下が僅かである。
更には、発光装置として、白色ＬＥＤ光源の周辺部のような、発光装置から直接前方に射出される励起光をほとんど遮らないような位置に、演色性向上部材を配置し、発光スペクトルに赤色成分を加えて、自然な色再現を可能とするものである。またこの際、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源から側方に発生する光や波長変換部材で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源から発光軸方向に出射される励起光の減衰、即ち、色度調整による発光量の低下が僅かである。
以下、本発明の発光装置を具体的に説明する。
本発明の発光装置は、ＬＥＤ光源からの励起光を蛍光体により波長変換することで白色発光するＬＥＤ照明具に関するものである。
従来のこの種の発光装置としては、光源となるＬＥＤチップの前面の封止樹脂にＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+等の黄色蛍光体を混ぜ込んで、黄色系の波長変換部とした白色ＬＥＤ装置が広く用いられている。また、ＬＥＤ装置の中には、ＬＥＤ装置の照明具としての配光特性を改善する目的で、独立した大面積の黄色系波長変換部材を、青色発光ＬＥＤチップの前面に数〜数十ｍｍだけ離間させて配置するリモートフォスファーと呼ばれる構造のものもある。
このリモートフォスファー構造の発光装置では、一般に、ＬＥＤ光源から側方に発する励起光、並びに励起光のうち波長変換部材で反射された光は、ＬＥＤ光源の背後に配置した反射板によって反射されて、波長変換部材に再入射する構成となっている。
本発明者らは、まず、このようなリモートフォスファー構造の発光装置と、赤色蛍光体を含む演色性向上部材とを組み合わせて、ＬＥＤ照明器具としての演色性を改善することを試みた。その結果、リモートフォスファー構造の発光装置において、ＬＥＤの背面に反射板が設けられているＬＥＤ光源の発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置等に、演色性向上部材を配置することで、ＬＥＤ照明器具としての演色性が改善されることを見出した。
更に、本発明者らは、青色ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置した構造の発光装置においても、赤色蛍光体を含む演色性向上部材を組み合わせて、ＬＥＤ照明器具としての演色性を改善することを試みた。その結果、青色ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置した構造の発光装置においても、ＬＥＤ光源の発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置等に演色性向上部材を配置することで、ＬＥＤ照明器具としての演色性が改善されることを見出した。
即ち、本発明に係る発光装置は、少なくとも青色波長成分を含む光を出射するＬＥＤ光源を有し、青色波長成分を含む白色光を出射する発光装置において、青色波長成分の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光する蛍光体を含有した演色性向上部材を、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置に配置することを特徴とするものである。発光軸に平行な光の照射領域は、具体的には、ＬＥＤ光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域とすることができる。
詳しくは、発光装置として、青色ＬＥＤ光源と黄色系（又は緑色系）の波長変換部材を数〜数十ｍｍ離間させて配置し、ＬＥＤ光源の周辺部のような、発光装置から直接前方に射出される励起光をほとんど遮らないような位置に、演色性向上部材を配置し、発光スペクトルに赤色成分を加えて、自然な色再現を可能とするものである。またこの際、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源から側方に発生する光や波長変換部材で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源から発光軸方向に出射される励起光の減衰、即ち、色度調整による発光量の低下が僅かである。
更には、発光装置として、白色ＬＥＤ光源の周辺部のような、発光装置から直接前方に射出される励起光をほとんど遮らないような位置に、演色性向上部材を配置し、発光スペクトルに赤色成分を加えて、自然な色再現を可能とするものである。またこの際、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源から側方に発生する光や波長変換部材で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源から発光軸方向に出射される励起光の減衰、即ち、色度調整による発光量の低下が僅かである。
以下、本発明の発光装置を具体的に説明する。
図１は、本発明に係る発光装置の第１の実施形態における構成を示す斜視図であり、ＬＥＤ投光機の実施形態を示すものである。
本発明に係る発光装置１０は、図１に示すように、青色光を出射するＬＥＤ光源１１と、ＬＥＤ光源１１から光が照射される領域のうち、その発光軸Ａに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される演色性向上部材１３と、ＬＥＤ光源１１の発光軸Ａ上に配置される、青色光を吸収して演色性向上部材１３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材１２とを備える。演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１と波長変換部材１２との間の、励起光が通過する領域を遮らない位置、例えば、ＬＥＤ光源１１の発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。
本発明に係る発光装置１０は、図１に示すように、青色光を出射するＬＥＤ光源１１と、ＬＥＤ光源１１から光が照射される領域のうち、その発光軸Ａに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される演色性向上部材１３と、ＬＥＤ光源１１の発光軸Ａ上に配置される、青色光を吸収して演色性向上部材１３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材１２とを備える。演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１と波長変換部材１２との間の、励起光が通過する領域を遮らない位置、例えば、ＬＥＤ光源１１の発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。
ここで、ＬＥＤ光源１１は、発光装置１０に配置される波長変換部材１２及び演色性向上部材１３の蛍光体を励起することが可能な発光光を含む必要があり、青色光、好ましくは発光波長４２０〜４９０ｎｍ、より好ましくは４４０〜４７０ｎｍ程度の青色光を出射するものがよい。また、ＬＥＤ光源１１は、図１では１つのＬＥＤチップからなる構成を示しているが、ＬＥＤ照明用としては、複数のＬＥＤチップからなるものも好ましい。
波長変換部材１２は、黄色蛍光体又は緑色蛍光体が分散された樹脂成型体やガラス封止されたものが好ましく、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+やＬｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+等の従来公知の蛍光体を熱可塑性樹脂に練り込んだ波長変換部材であることが好ましい。
本発明で用いる波長変換部材１２における蛍光体の含有量は、入射する青色光の光量、黄色又は緑色波長領域の光の発光量、青色光の透過率等を考慮して決定され、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含む厚み２ｍｍの波長変換部材の場合、１〜４質量％が好ましい。
演色性向上部材１３は、青色光を吸収して赤色光を発光する赤色蛍光体を含有するものであり、青色光を出射するＬＥＤ光源１１からの青色光を吸収して赤色光を発光し、発光装置の演色性能を向上するものである。
演色性向上部材１３は、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３、好ましくは０．００１〜０．１である。）
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなるものであることが好ましい。
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３、好ましくは０．００１〜０．１である。）
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなるものであることが好ましい。
ここで用いる複フッ化物蛍光体は、上記式（１）で表される赤色蛍光体であり、Ａ2ＭＦ6で表される複フッ化物の構成元素の一部がマンガンで置換された構造を有するマンガン賦活複フッ化物蛍光体である。このマンガン賦活複フッ化物蛍光体において、賦活元素のマンガンは、特に限定されるものではないが、Ａ2ＭＦ6で表される４価元素のサイトにマンガンが置換したもの、即ち、４価のマンガン（Ｍｎ4+）として置換したものが好適である。この場合、Ａ2ＭＦ6：Ｍｎ4+と表記してもよい。このうち、複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることが特に好ましい。
このようなマンガン賦活複フッ化物蛍光体は、波長４２０〜４９０ｎｍ、好ましくは波長４４０〜４７０ｎｍの青色光により励起されて、波長６００〜６６０ｎｍの範囲内に発光ピーク、あるいは最大発光ピークを有する赤色光を発する。また、該複フッ化物蛍光体は、波長５００ｎｍ前後の黄色光の吸収率が低いという特徴をもつ。
なお、上記式（１）で表される複フッ化物蛍光体は、従来公知の方法で製造したものでよく、例えば、金属フッ化物原料をフッ化水素酸に溶解又は分散させ、加熱して蒸発乾固させて得たものを用いるとよい。
また、演色性向上部材１３は、上記複フッ化物蛍光体からなるものが好ましい。この場合、例えば、粒子状の上記複フッ化物蛍光体を基板上に平面的に、又は立体的に充填して形成したものであればよく、その形状も発光装置１０に適用可能なものであれば特に制限はない。
また、演色性向上部材１３は、上記複フッ化物蛍光体を分散した樹脂成型体であることが好ましい。この場合の演色性向上部材１３の形状は、板状、円盤状、リング状、ハニカム状等、発光装置１０に適用可能な形状であれば特に制限はない。
蛍光体は、粒子状であることが好ましく、その粒径としては、粒度分布における体積累計５０％の粒径Ｄ５０が、好ましくは２μｍ以上２００μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下である。Ｄ５０値が２μｍ未満の場合、蛍光体の内部量子効率の低下及び吸収率の低下による演色性向上の効果の低下のおそれがある。Ｄ５０の値が２００μｍを超える場合、演色性向上部材製造時に蛍光体粒子の分散性が不均一になりやすい。なお、本発明における粒径の測定方法は、例えば、空気中に対象粉末を噴霧、あるいは分散浮遊させた状態でレーザ光を照射して、その回折パターンから粒径を求める乾式レーザ回折散乱法が好ましい。
また、演色性向上部材１３を、複フッ化物蛍光体を分散した樹脂成型体からなるものとした場合、該演色性向上部材１３におけるマンガン賦活複フッ化物蛍光体の含有量、即ち、該蛍光体の樹脂に対する含有量は、好ましくは１質量％以上６０質量％以下であり、より好ましくは３質量％以上２０質量％以下、特に好ましくは５質量％以上１０質量％以下である。蛍光体含有量が６０質量％超となると、演色性向上部材としての機械的強度の低下が懸念される。一方、１質量％未満では、蛍光体含有量の少なさから、演色性向上効果が著しく小さくなってしまう。
演色性向上部材１３に用いる樹脂としては、特に、限定しないが、酸、アルカリへの化学的耐性が高く、防湿性にも優れている熱可塑性樹脂が好ましい。更に、熱可塑性樹脂では、射出成型などの方法で、容易に演色性向上部材を製造できる利点がある。
また、熱可塑性樹脂を選択する場合、２５０℃を超えるとマンガン賦活複フッ化物蛍光体が熱分解する可能性があるので、演色性向上部材の製造時の温度は２５０℃以下であることが好ましく、２５０℃以下で成型可能な熱可塑性樹脂を選択することが好ましい。
演色性向上部材１３に好ましい光透過性の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）等のポリスチレン、及びスチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・メタクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）等のスチレン共重合体などが挙げられ、これらの中から選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。これらによれば、蛍光体の良好な混合が可能であり、化学的耐性が高く、耐湿性にも優れている演色性向上部材を製造することができる。
また、この熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン及び／又はポリスチレンを４０質量％以上含む熱可塑性樹脂であることがより好ましい。更に、ポリプロピレンとしては、エチレン単位を共重合体中に２質量％以上６質量％以下の少量含有するランダムコポリマータイプのものが好ましく、ＪＩＳ Ｋ ７２１０で規定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）が５〜３０ｇ／１０ｍｉｎ程度の射出成型可能なものがより好ましい。
更に、演色性向上部材１３の樹脂には、従来の熱可塑性プラスチック材と同様に、酸化防止剤、光安定化剤、紫外線吸収剤をはじめとした安定化剤並びに成型滑剤を用途に応じて、０．１〜０．３質量％の範囲で配合してもよい。
本発明では、上記熱可塑性樹脂、その他助剤等を原料樹脂とし、マンガン賦活複フッ化物蛍光体を粉体として、二軸混練押出機に投入して、加熱した原料樹脂にこの粉体を練り込む形で両者を混練し、用途に応じた任意の形状に熱成型することが好ましい。例えば、両者を混練し、そのまま演色性向上部材に適した目的の厚み、形状に成型してもよいし、とりあえずペレット状に成型しておき、必要なときにこのペレットから目的の厚み、形状の演色性向上部材に成型してもよい。
演色性向上部材１３の厚みは、０．０５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましい。厚み０．０５ｍｍ未満では、演色性向上部材１３の機械強度を維持することが困難な場合があり、５０ｍｍ超では、演色性向上部材１３に入射した光の樹脂による損失が過大となるおそれがあるが、上記範囲を超えた厚みでも使用できないわけではない。
このようにして得られた演色性向上部材１３は、マンガン賦活複フッ化物蛍光体粒子のような赤色蛍光体が変質することなく所定の熱可塑性樹脂と混合されたものとなる。また、演色性向上部材１３は、波長４２０〜４９０ｎｍの青色光により、波長約６００〜６６０ｎｍ赤色光を発することから、演色性向上部材１３を白色ＬＥＤ装置に適用することで、その発光スペクトルに赤色光が加わり、演色性の向上が可能となる。また、演色性向上部材１３では、上記マンガン賦活複フッ化物蛍光体を用いた場合、該マンガン賦活フッ化物蛍光体は青色光に対する吸収率がＳｒ−ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+蛍光体などの窒化物蛍光体に比べて低いため、青色光が入射した部分だけが発光するのではなく、青色光が入射した部分が該青色光の一部を吸収して発光しつつ、残りの青色光を透過、散乱して周囲の蛍光体に供給するので、演色性向上部材１３全体が発光する。即ち、演色性向上部材１３の形状、大きさに応じて面発光となり、発光装置１０において補助的に光の色度を調整するものとして好適なものとなる。この場合、赤色蛍光体としてＳｒ−ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+蛍光体などの窒化物、酸窒化物蛍光体を用いた場合は、蛍光体の吸収率が高いため、青色光の入射した部分のみが光るため、演色性向上部材としての効果は低いものになってしまう。
演色性向上部材１３の配置は、ＬＥＤ光源１１の発光強度分布に基づいて、発光する赤色波長成分の光（赤色光）の量と、発光装置としての出射光の光量との兼ね合いから決定するとよい。演色性向上部材１３の位置は、図２に示すように、ＬＥＤ光源１１の発光軸Ａに対する出射角θで表され、例えば出射角θは、１０°以上１２０°以下が好ましく、３０°以上９０°以下がより好ましく、６０°以上９０°以下が更に好ましい。出射角１０°未満の位置では、発光装置１０の出射光の光量を低下させるおそれがあり、１２０°超の位置では、色度調整用の赤色光が不足する場合がある。
また、発光装置１０は、演色性向上部材１３及びＬＥＤ光源１１の背後に演色性向上部材１３からの光を反射する反射板１５を有していることが好ましく、例えば、演色性向上部材１３は、図２に示すように、ＬＥＤ光源１１の背後に配置される反射板１５上に配することが好ましい。
また、発光装置１０は、演色性向上部材１３及びＬＥＤ光源１１の背後に演色性向上部材１３からの光を反射する反射板１５を有していることが好ましく、例えば、演色性向上部材１３は、図２に示すように、ＬＥＤ光源１１の背後に配置される反射板１５上に配することが好ましい。
その他、発光の均質化のためには、演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１の周辺に発光軸Ａを囲むように、特に、発光軸Ａに対して均等に配置されることが好ましい。例えば、図１に示すように、複数の小型円盤状の演色性向上部材１３を発光軸Ａに対して同一円周上に均等配分するとよい。あるいは、リング状（環状）の演色性向上部材１３を発光軸Ａにそのリング中心を一致させるように配置するとよい。これにより、発光装置１０の発光軸Ａ方向に出射される光に対して、演色性向上部材１３からの赤色光がその出射光の周囲から均等に出ることになり、発光装置として好ましい発光が得られる。
本発明の発光装置１０によれば、波長変換部材１２及び演色性向上部材１３に含まれる双方の蛍光体を、同じＬＥＤ光源１１からの励起光が励起する構成となっていることから、複数のＬＥＤ光源を使用する際に生じやすいＬＥＤの出力や発光色のばらつきによる発光むらを生じにくく、色度が安定し、かつ均一な発光が得られるという効果がある。また、本発明の発光装置１０によれば、演色性向上部材１３はＬＥＤ光源１１から側方に発生する光や波長変換部材１２で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源１１から発光軸方向に出射される光や波長変換部材１２による蛍光を減衰させることはほとんどない。また、発光装置１０の組み立てにおいては、目標とする色度や演色性に応じて、蛍光体含有量を調整した波長変換部材１２及び演色性向上部材１３を組み付ければよく、簡単な調整で自由度の高い調整が可能となる。更に、波長変換部材１２及び演色性向上部材１３がＬＥＤ光源（発光チップ）と空間的に独立し、離れているため、波長変換部材１２及び演色性向上部材１３が高温になりにくく、ハイパワーの発光装置に適している。
図３は、本発明に係る発光装置の第１の実施形態における他の構成を示す斜視図である。
本発明に係る発光装置１０Ａは、図３に示すように、青色波長成分を含む白色光を出射するＬＥＤ光源１１Ａと、該ＬＥＤ光源１１Ａから光が照射される領域のうち、その発光軸Ａに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される演色性向上部材１３とを備える。演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１Ａから発光した光が発光装置１０Ａの外側に照射される方向を避けて、例えば、ＬＥＤ光源１１Ａの発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。
本発明に係る発光装置１０Ａは、図３に示すように、青色波長成分を含む白色光を出射するＬＥＤ光源１１Ａと、該ＬＥＤ光源１１Ａから光が照射される領域のうち、その発光軸Ａに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される演色性向上部材１３とを備える。演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１Ａから発光した光が発光装置１０Ａの外側に照射される方向を避けて、例えば、ＬＥＤ光源１１Ａの発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。
ここで、ＬＥＤ光源１１Ａは、例えば、波長４２０〜４９０ｎｍ、好ましくは４４０〜４７０ｎｍの青色光を発光する青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤ表面に黄色蛍光体又は緑色蛍光体を含む樹脂塗料を塗布した波長変換部とからなる擬似白色光を出射する光源である。
演色性向上部材１３及び反射板１５は、図１に示すものと同様のものであり、演色性向上部材１３は、ＬＥＤ光源１１Ａの発光軸に対して、出射角θが、図１に示すものと同等の位置に配されることが好ましい。
上記構成の発光装置１０Ａにおいて、ＬＥＤ光源１１Ａから白色光（例えば、青色光及び黄色光による白色光）が出射されると共に、ＬＥＤ光源１１Ａの側方に発せられる白色光が演色性向上部材１３に入射し、白色光中の青色光成分が赤色光に変換される。その結果、発光装置として、赤色光が所定の比率で出射されることになり、演色性のより向上した白色光が得られる。
次に、図４に、本発明に係る発光装置の第２の実施形態における構成を示す。図４では、中央から右側の部分の一部において内部の構成がわかるような透視図としてある。
本発明に係る発光装置２０は、図４に示すように直管型であり、青色光を吸収して演色性向上部材２３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材２２からなる直管と、該直管内部に収納される、支持部材を兼ねた板状の反射板２５、青色光を出射するＬＥＤ光源２１、及び演色性向上部材２３とを備える。また、ＬＥＤ光源２１及び演色性向上部材２３は、反射板２５上であって、直管長手方向に交互に配置されている。この場合、ＬＥＤ光源２１それぞれの発光軸は、反射板２５に対して垂直方向であり、演色性向上部材２３の配置は、ＬＥＤ光源２１から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置となっている。演色性向上部材２３は、ＬＥＤ光源２１から発光した光が発光装置２０の外側に照射される方向を避けて、例えば、ＬＥＤ光源２１の発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。また、直管端部の電極２６からＬＥＤ光源２１に電力が供給される。
本発明に係る発光装置２０は、図４に示すように直管型であり、青色光を吸収して演色性向上部材２３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材２２からなる直管と、該直管内部に収納される、支持部材を兼ねた板状の反射板２５、青色光を出射するＬＥＤ光源２１、及び演色性向上部材２３とを備える。また、ＬＥＤ光源２１及び演色性向上部材２３は、反射板２５上であって、直管長手方向に交互に配置されている。この場合、ＬＥＤ光源２１それぞれの発光軸は、反射板２５に対して垂直方向であり、演色性向上部材２３の配置は、ＬＥＤ光源２１から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置となっている。演色性向上部材２３は、ＬＥＤ光源２１から発光した光が発光装置２０の外側に照射される方向を避けて、例えば、ＬＥＤ光源２１の発光方向前方以外の位置（例えば、側方又は後方）に設けることが好ましい。また、直管端部の電極２６からＬＥＤ光源２１に電力が供給される。
上記構成の発光装置２０では、ＬＥＤ光源２１から青色光が出射されると、青色光が波長変換部材２２に入射し、青色光の一部が波長変換部材２２に含まれる蛍光体に吸収され、黄色光に変換され、波長変換部材２２を透過した残りの青色光と共に出射される。一方、演色性向上部材２３には、隣接するＬＥＤ光源２１の側方に発せられる青色光及び波長変換部材２２で反射された青色光が入射し、これらの青色光が演色性向上部材２３により赤色光に変換される。その結果、発光装置２０として、青色光、黄色光、赤色光が所定の比率で出射されることになり、演色性の高い白色光が得られる。
本発明の発光装置２０によれば、波長変換部材２２及び演色性向上部材２３に含まれる双方の蛍光体を、同じＬＥＤ光源２１からの励起光が励起する構成となっていることから、複数のＬＥＤ光源を使用する際に生じやすいＬＥＤの出力や発光色のばらつきによる発光むらを生じにくく、色度が安定し、かつ均一な発光が得られるという効果がある。また、本発明の発光装置２０によれば、演色性向上部材２３はＬＥＤ光源２１から側方に発生する光や波長変換部材２２で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源２１から発光軸方向に出射される光や波長変換部材２２による蛍光を減衰させることはほとんどない。また、発光装置２０の組み立てにおいては、目標とする色度や演色性に応じて、蛍光体含有量を調整した波長変換部材２２及び演色性向上部材２３を組み付ければよく、簡単な調整で自由度の高い調整が可能となる。更に、波長変換部材２２及び演色性向上部材２３がＬＥＤ光源（発光チップ）と空間的に独立し、離れているため、波長変換部材２２及び演色性向上部材２３が高温になりにくく、ハイパワーの発光装置に適している。
次に、図５に、本発明に係る発光装置の第３の実施形態における構成を示す。図５では、中央から左側の部分の一部において内部の構成がわかるような透視図としてある。
本発明に係る発光装置３０は、図５に示すように、電球タイプのものであり、青色光を吸収して演色性向上部材３３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材３２からなる電球カバーと、該電球カバー内部に収納される、支持部材を兼ねた上部が細くなった円柱状の反射板３５、青色光を出射するＬＥＤ光源３１及び板状の演色性向上部材３３とを備える。また、ＬＥＤ光源３１及び演色性向上部材３３は、反射板３５の外周面上であって、反射板３５の外周方向に交互に配置されている。この場合、ＬＥＤ光源３１それぞれの発光軸は、反射板３５の外周面に対して垂直方向となっており、演色性向上部材３３の配置は、ＬＥＤ光源３１から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置となっており、演色性向上部材３３は、ＬＥＤ光源３１の発光方向の側方乃至後方に設けられている。また、口金３６からＬＥＤ光源３１に電力が供給される。
本発明に係る発光装置３０は、図５に示すように、電球タイプのものであり、青色光を吸収して演色性向上部材３３に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材３２からなる電球カバーと、該電球カバー内部に収納される、支持部材を兼ねた上部が細くなった円柱状の反射板３５、青色光を出射するＬＥＤ光源３１及び板状の演色性向上部材３３とを備える。また、ＬＥＤ光源３１及び演色性向上部材３３は、反射板３５の外周面上であって、反射板３５の外周方向に交互に配置されている。この場合、ＬＥＤ光源３１それぞれの発光軸は、反射板３５の外周面に対して垂直方向となっており、演色性向上部材３３の配置は、ＬＥＤ光源３１から光が照射される領域のうち、その発光軸に平行な光の照射領域から外れた位置となっており、演色性向上部材３３は、ＬＥＤ光源３１の発光方向の側方乃至後方に設けられている。また、口金３６からＬＥＤ光源３１に電力が供給される。
上記構成の発光装置３０では、ＬＥＤ光源３１から青色光が出射されると、青色光が波長変換部材３２に入射し、青色光の一部が波長変換部材３２に含まれる蛍光体に吸収され、黄色波長領域（又は緑色波長領域）を含む光（黄色光又は緑色光）に変換され、波長変換部材３２を透過した残りの青色光と共に出射される。一方、演色性向上部材３３には、隣接するＬＥＤ光源３１の側方に発せられる青色光及び波長変換部材３２で反射された青色光が入射し、これらの青色光が演色性向上部材３３に含まれる赤色蛍光体に吸収され、赤色光に変換される。その結果、発光装置３０として、青色光、黄色光、赤色光が所定の比率で出射されることになり、演色性の高い白色光が得られる。
本発明の発光装置３０によれば、波長変換部材３２及び演色性向上部材３３に含まれる双方の蛍光体を、同じＬＥＤ光源３１からの励起光が励起する構成となっていることから、複数のＬＥＤ光源を使用する際に生じやすいＬＥＤの出力や発光色のばらつきによる発光むらを生じにくく、色度が安定し、かつ均一な発光が得られるという効果がある。また、本発明の発光装置３０によれば、演色性向上部材３３はＬＥＤ光源３１から側方に発生する光や波長変換部材３２で反射された光で励起されることとなり、照明器具の照度低下となるＬＥＤ光源３１から発光軸方向に出射される光や波長変換部材３２による蛍光を減衰させることはほとんどない。また、発光装置３０の組み立てにおいては、目標とする色度や演色性に応じて、蛍光体含有量を調整した波長変換部材３２及び演色性向上部材３３を組み付ければよく、簡単な調整で自由度の高い調整が可能となる。更に、波長変換部材３２及び演色性向上部材３３がＬＥＤ光源（発光チップ）と空間的に独立し、離れているため、波長変換部材３２及び演色性向上部材３３が高温になりにくく、ハイパワーの発光装置に適している。
なお、青色ＬＥＤを光源として白色光を得る発光装置のみならず、本発明の演色性向上部材は、ＬＥＤ光源が白色光を出射する発光装置、即ち、発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含む擬似白色ＬＥＤ光源を有した発光装置への適用も可能である。
なお、青色ＬＥＤを光源として白色光を得る発光装置のみならず、本発明の演色性向上部材は、ＬＥＤ光源が白色光を出射する発光装置、即ち、発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含む擬似白色ＬＥＤ光源を有した発光装置への適用も可能である。
本発明の発光装置は、青色ＬＥＤ光源から気体層又は真空層を介して、離れた場所に波長変換部材を配設したリモートフォスファー方式の発光装置として好適である。リモートフォスファーは、面発光で放射角が大きいなど、一般的なＬＥＤ発光装置とは異なる配光特性を有しており、広範囲を照らしたい照明器具などに特に好適である。
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
［実施例１〜４、比較例１〜４］
以下の条件で、ＬＥＤ発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレット４．５ｋｇに、粒径Ｄ５０値１７．６μｍのＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体０．５ｋｇの混合を行い、Ｋ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体の含有量を１０質量％としたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを用いて、２０ｔ横型射出成型機により成型を行い、内径９０ｍｍ、外径９６ｍｍ、厚み１０ｍｍのリング状の演色性向上部材を得た。
また、ポリカーボネート樹脂に、粒径Ｄ５０値５０μｍのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含有量３〜１０質量％で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み２ｍｍ、直径１００ｍｍの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
図６に示すように、得られた演色性向上部材４３を、ＬＥＤ投光機（ＧＬ−ＲＢ１００（Ｃｒｅｅ社製２Ｗ型青色ＬＥＤチップＸＴ−Ｅロイヤルブルー６個使用）、日野電子（株）製）４のＬＥＤチップ（ＬＥＤ光源）４１設置面であってＬＥＤ光源４１の発光軸に対して円周上に設置した。これにより、演色性向上部材４３のリング内に６個のＬＥＤチップ４１が収まるようになる。このとき、演色性向上部材４３は、ＬＥＤ光源４１の発光軸に対して出射角９０°の位置に配置されることになる。また、上記波長変換部材４２をＬＥＤ投光機４の前面（発光方向Ｌ）の発光軸上にＬＥＤチップ４１から１５ｍｍ離間して配置し、ＬＥＤ発光装置とした。また、比較用として、演色性向上部材を配置せず、波長変換部材のみを配置したＬＥＤ発光装置も準備した。
作製したＬＥＤ発光装置を２０ｃｍ離れた位置で、分光放射照度計ＣＬ−５００Ａ（コニカミノルタオプティクス（株）製）により白色光の照度、色温度、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数△Ｒ９を測定し、演色性の良否を評価した。その結果を表１に示す。
以下の条件で、ＬＥＤ発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレット４．５ｋｇに、粒径Ｄ５０値１７．６μｍのＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体０．５ｋｇの混合を行い、Ｋ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体の含有量を１０質量％としたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを用いて、２０ｔ横型射出成型機により成型を行い、内径９０ｍｍ、外径９６ｍｍ、厚み１０ｍｍのリング状の演色性向上部材を得た。
また、ポリカーボネート樹脂に、粒径Ｄ５０値５０μｍのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含有量３〜１０質量％で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み２ｍｍ、直径１００ｍｍの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
図６に示すように、得られた演色性向上部材４３を、ＬＥＤ投光機（ＧＬ−ＲＢ１００（Ｃｒｅｅ社製２Ｗ型青色ＬＥＤチップＸＴ−Ｅロイヤルブルー６個使用）、日野電子（株）製）４のＬＥＤチップ（ＬＥＤ光源）４１設置面であってＬＥＤ光源４１の発光軸に対して円周上に設置した。これにより、演色性向上部材４３のリング内に６個のＬＥＤチップ４１が収まるようになる。このとき、演色性向上部材４３は、ＬＥＤ光源４１の発光軸に対して出射角９０°の位置に配置されることになる。また、上記波長変換部材４２をＬＥＤ投光機４の前面（発光方向Ｌ）の発光軸上にＬＥＤチップ４１から１５ｍｍ離間して配置し、ＬＥＤ発光装置とした。また、比較用として、演色性向上部材を配置せず、波長変換部材のみを配置したＬＥＤ発光装置も準備した。
作製したＬＥＤ発光装置を２０ｃｍ離れた位置で、分光放射照度計ＣＬ−５００Ａ（コニカミノルタオプティクス（株）製）により白色光の照度、色温度、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数△Ｒ９を測定し、演色性の良否を評価した。その結果を表１に示す。
更に、上記ペレットを用いて、実施例３の演色性向上部材と、比較例３の波長変換部材について、厚み２ｍｍ、４０ｍｍ角の板状の演色性向上部材及び波長変換部材を作製し、青色ＬＥＤ（波長４６０ｎｍ）からの光を演色性向上部材及び波長変換部材の４０ｍｍ角の面に対して垂直方向から照射し、照射面の裏側から見た演色性向上部材及び波長変換部材の発光の状態を目視で確認した。発光状態の斜視像を図７に示す。図７（Ｂ）の比較例３の波長変換部材の場合、励起光である青色光が照射された部分（図の右側部）のみが発光して輝いているのに対して、図７（Ａ）の実施例３の演色性向上部材の場合、励起光である青色光が照射された部分と共に、その周縁部（図の中央部から左側部）も発光しており、演色性向上部材の発光範囲が広いことがわかる。
以上のように、本発明のＬＥＤ発光装置によれば、演色性向上部材を配置することにより、黄色系波長変換部材のみを用いたＬＥＤ発光装置の平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数△Ｒ９を大きく改善することができる。また、照度が若干向上する傾向が見られた。
［実施例５〜１２、比較例５］
以下の条件で、ＬＥＤ発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレットに、粒径Ｄ５０値１７．６μｍのＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6の蛍光体の混合を行い、Ｋ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体の含有量を１２質量％としたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを用いて、２０ｔ横型射出成型機により成型を行い、厚み２ｍｍ、２５ｍｍ×３０ｍｍ角の板状の演色性向上部材を得た。
また、ポリメタクリル酸メチル樹脂に、粒径Ｄ５０値５０μｍのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含有量４質量％で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み２ｍｍ、直径１００ｍｍの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
得られた演色性向上部材を、ＬＥＤ投光機（ＧＬ−１００、入力１５Ｗ、発光波長４５０ｎｍ、日野電子（株）製）のＬＥＤチップ設置面に１〜８枚設置した。このとき、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源の発光軸に対して出射角９０°の位置に配置した。また、上記波長変換部材をＬＥＤ投光機の前面の発光軸上にＬＥＤチップから４０ｍｍ離間して配置し、ＬＥＤ発光装置とした。また、比較用として、演色性向上部材を配置せず、波長変換部材のみを配置したＬＥＤ発光装置も準備した。
作製したＬＥＤ発光装置を２０ｃｍ離れた位置で、分光放射照度計ＣＬ−５００Ａ（コニカミノルタオプティクス（株）製）により色温度、偏差（Δｕｖ）、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数△Ｒ９を測定し、演色性の良否を評価した。その結果を表２に示す。また、これらの発光スペクトルを図８に示す。
以下の条件で、ＬＥＤ発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレットに、粒径Ｄ５０値１７．６μｍのＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6の蛍光体の混合を行い、Ｋ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6蛍光体の含有量を１２質量％としたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたＫ2（Ｓｉ0.97Ｍｎ0.03）Ｆ6含有ポリプロピレンペレットを用いて、２０ｔ横型射出成型機により成型を行い、厚み２ｍｍ、２５ｍｍ×３０ｍｍ角の板状の演色性向上部材を得た。
また、ポリメタクリル酸メチル樹脂に、粒径Ｄ５０値５０μｍのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+蛍光体を含有量４質量％で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み２ｍｍ、直径１００ｍｍの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
得られた演色性向上部材を、ＬＥＤ投光機（ＧＬ−１００、入力１５Ｗ、発光波長４５０ｎｍ、日野電子（株）製）のＬＥＤチップ設置面に１〜８枚設置した。このとき、演色性向上部材は、ＬＥＤ光源の発光軸に対して出射角９０°の位置に配置した。また、上記波長変換部材をＬＥＤ投光機の前面の発光軸上にＬＥＤチップから４０ｍｍ離間して配置し、ＬＥＤ発光装置とした。また、比較用として、演色性向上部材を配置せず、波長変換部材のみを配置したＬＥＤ発光装置も準備した。
作製したＬＥＤ発光装置を２０ｃｍ離れた位置で、分光放射照度計ＣＬ−５００Ａ（コニカミノルタオプティクス（株）製）により色温度、偏差（Δｕｖ）、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数△Ｒ９を測定し、演色性の良否を評価した。その結果を表２に示す。また、これらの発光スペクトルを図８に示す。
以上のように、本発明の演色性向上部材を増やせば、平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数△Ｒ９をより改善することができ、図８に示されるように、黄色光の光量をほとんど変化させることなく、赤色光の光量を増加させることが可能であることがわかる。
なお、これまで本発明を、実施形態をもって説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
１０，１０Ａ，２０，３０ 発光装置
１１，１１Ａ，２１，３１，４１ ＬＥＤ光源
１２，２２，３２，４２ 波長変換部材
１３，２３，３３，４３ 演色性向上部材
１５，２５，３５ 反射板
２６ 電極
３６ 口金
４ ＬＥＤ投光機
Ａ 発光軸
Ｌ 発光方向
１１，１１Ａ，２１，３１，４１ ＬＥＤ光源
１２，２２，３２，４２ 波長変換部材
１３，２３，３３，４３ 演色性向上部材
１５，２５，３５ 反射板
２６ 電極
３６ 口金
４ ＬＥＤ投光機
Ａ 発光軸
Ｌ 発光方向
Claims (10)
- 発光成分に波長４２０〜４９０ｎｍの青色光を含むＬＥＤ光源を有した青色光の発光装置又は擬似白色光の発光装置であって、下記式（１）
Ａ2（Ｍ1-xＭｎx）Ｆ6 （１）
（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ及びＳｎから選ばれる１種又は２種以上の４価元素、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれ、かつ少なくともＮａ及び／又はＫを含む１種又は２種以上のアルカリ金属であり、ｘは０．００１〜０．３である。）
で表される複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに分散された樹脂成型体である演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から光が照射される領域のうち、ＬＥＤ光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域から外れた位置に配置されていることを特徴とする発光装置。 - 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源から離間し、かつ空間的に独立して配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
- 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸に対して、出射角１０°以上１２０°以下の範囲の位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
- 上記演色性向上部材が、上記ＬＥＤ光源の発光軸の周辺に該発光軸を囲むように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板、又はランプシェードを具備し、上記反射板周辺又は上記ランプシェード周辺に、上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記演色性向上部材及び上記ＬＥＤ光源の背後に設けられた、該演色性向上部材からの光を反射する反射板を具備し、該反射板上に上記演色性向上部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記複フッ化物蛍光体が、Ｋ2（Ｓｉ1-xＭｎx）Ｆ6（ｘは上記と同じ）で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記樹脂成型体が、上記複フッ化物蛍光体がポリプロピレンに混練された熱成型体であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記複フッ化物蛍光体が、体積累計５０％の粒径Ｄ５０が２μｍ以上２００μｍ以下の粒子状である請求項１〜８のいずれか１項記載の発光装置。
- 上記ＬＥＤ光源が白色光を出射するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の発光装置。
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