特許 6846072 発光装置、及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6846072

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】発光装置、及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20210315BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210315BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210315BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   F21S2/00 100

   F21S2/00 600

   F21Y115:10

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2020-118825(P2020-118825)

(22)【出願日】2020年7月9日

【審査請求日】2020年7月9日

(31)【優先権主張番号】特願2019-168634(P2019-168634)

(32)【優先日】2019年9月17日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】718000484

【氏名又は名称】ＺＩＧＥＮライティングソリューション株式会社

(72)【発明者】

【氏名】名田 智一

【審査官】 百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１４８０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０４６６４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１９−０６２０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０２１００６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１７８５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０１６０４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５０５４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２１９５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０３２３３５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０３２３３５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１９−１１７８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−７９９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０９６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｆ２１Ｋ ９／００−９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００−４５／７０

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の発光部と第２の発光部を備え、
前記第１の発光部と前記第２の発光部は、それぞれ４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子を備え、
前記第１の発光部からの第１発光スペクトルにおいて、波長に前記波長におけるスペクトル強度を乗じて得られる値の和を各前記波長における前記スペクトル強度の和で除算して得られる中心波長は５３０ｎｍ以下であり、４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における前記スペクトル強度の最小値は前記第１発光スペクトルの最大値の６０％以上であり、４７０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲における前記スペクトル強度の最小値は前記第１発光スペクトルの前記最大値の１／３以上であって、
前記第２の発光部からの第２発光スペクトルにおいて、ピーク波長は５８０ｎｍ以上かつ６２５ｎｍ以下であり、波長６８０ｎｍのスペクトル強度は前記第２発光スペクトルの最大値の１／２未満であって、
前記第１の発光部からの光と前記第２の発光部からの光の混合光の平均演色評価数Ｒａは８７以上であり、前記混合光のＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖが、−０．０２以上であって＋０．０２以下であることを特徴とする、発光装置。

【請求項2】

前記第１発光スペクトルにおいて、前記４７０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲における前記スペクトル強度の前記最小値は前記第１発光スペクトルの前記最大値の１／２以上であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第２発光スペクトルにおける波長５８０ｎｍのスペクトル強度は前記第２発光スペクトルの前記最大値の１／２以上であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。

【請求項4】

複数の異なる発光色を発する発光部を備え、
少なくとも１つの前記発光部からなる第１の発光部群からの第１発光スペクトルにおいて、波長に前記波長におけるスペクトル強度を乗じて得られる値の和を各前記波長の前記スペクトル強度の和で除算して得られる中心波長は５３０ｎｍ以下であり、４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における前記スペクトル強度の最小値は前記第１発光スペクトルの最大値の６０％以上であり、４７０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲における前記スペクトル強度の最小値は前記第１発光スペクトルの前記最大値の１／３以上であって、
前記第１の発光部群とは異なる少なくとも１つの前記発光部からなる第２の発光部群からの第２発光スペクトルにおいて、ピーク波長は５８０ｎｍ以上かつ６２５ｎｍ以下であり、波長６８０ｎｍのスペクトル強度は前記第２発光スペクトルの最大値の１／２未満であって、
前記第１の発光部群からの光と前記第２の発光部群からの光の混合光の平均演色評価数Ｒａは８７以上であり、前記混合光のＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体放射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２以上であって＋０．０２以下であることを特徴とする、発光装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置を備え、前記黒体放射軌跡からの偏差ｄｕｖが−０．０１以上であって＋０．０１以下である色度座標の光を発することを特徴とする、照明装置。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置を備え、ＪＩＳ Ｚ８１１０に示される色度区分における、青緑領域もしくは緑領域内の色度点と、ピンク領域もしくは黄赤領域内の色度点と、白色領域内の色度点による発光が可能なことを特徴とする、照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられた発光装置に関し、より特定的には白色光を発するＬＥＤ発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な白色ＬＥＤの光は、４３０〜４７０ｎｍの間にピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子からの光と、蛍光体により発せられる光の混色光であって、４８０ｎｍ付近にスペクトルの谷間が生じるが、近年、高品質な光を発する白色ＬＥＤには、高い演色性だけでなく、太陽光のような谷間の無い連続的な発光スペクトルが求められている。

【0003】

また、青色光による網膜傷害の作用関数はＪＩＳ Ｃ７５５０に規定されるように、４３０〜４４０ｎｍの間で最大、４６０ｎｍで最大値の８０％となり、青色光の中でも短波長側に位置する青色ＬＥＤ素子の発光スペクトルと重なる。そのため、短波長側の青色光の低減された白色ＬＥＤも求められている。

【0004】

なお、短波長側の青色光はより眩しさを感じさせるため、青色光のピークを低減することで、眩しさを抑えた目に優しい光として提供できる。

【0005】

短波長側の青色光の低減された連続的な発光スペクトルを実現するため、例えば、特許文献１においては、４００〜４２０ｎｍの間にピーク波長を有する紫色のＬＥＤ素子と青色、緑色、赤色等の蛍光体を組み合わせた発光装置が提案されている。また、特許文献２、３においては、通常使われる青色ＬＥＤ素子に加えて４８０ｎｍ付近にピーク波長を有するＬＥＤ素子を用いることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１７−２０００９７号公報

【特許文献2】特開２０１５−１３８８０９号公報

【特許文献3】特開２０１７−１１８１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の手法においては、紫色のＬＥＤ素子からの光を蛍光体によって、可視光に変換するため、発光効率が通常の白色ＬＥＤと比べて３０％以上低くなるという課題がある。また、４５０ｎｍ付近の青色光のピークは低減されるものの、より高いエネルギーを持つ４３０ｎｍ以下の光が出射されてしまうため、被照射物によっては、退色などのダメージを受けてしまうという課題もある。さらに、紫色のＬＥＤ素子を用いることでコストが高くなる。

【0008】

特許文献２、３の手法においては、４８０ｎｍ付近にピーク波長を有するＬＥＤ素子からの光がスペクトルの谷間を埋めるために用いられるが、通常の白色ＬＥＤと比べて２０％程度発光効率が低くなり、また、４８０ｎｍ付近にピーク波長を有するＬＥＤ素子のコストは通常の青色ＬＥＤ素子と比べて高く、入手性が良くないという課題もある。

【0009】

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、短波長側の青色光の低減された谷間の小さい連続的な発光スペクトルを有し、高い演色性と高い発光効率を両立することが可能な発光装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、第１の発光部と第２の発光部を備え、第１の発光部と第２の発光部は、それぞれ４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子を備え、第１の発光部からの第１発光スペクトルにおいて、中心波長は５３０ｎｍ以下であり、４７０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲におけるスペクトル強度の最小値は第１発光スペクトルの最大値の１／３以上であって、第２の発光部からの第２発光スペクトルにおいて、４８０ｎｍ以上の波長範囲におけるピーク波長は５８０ｎｍ以上であり、波長６８０ｎｍのスペクトル強度は４８０ｎｍ以上の波長範囲における第２発光スペクトルの最大値の１／２以下であって、第１の発光部からの光と第２の発光部からの光の混合光のＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体放射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２以上であって＋０．０２以下であることを特徴とする。

【0011】

第１の発光部からの光において、４７０〜４８５ｎｍの長波長側の青色光が補完することで、青色ＬＥＤ素子からの短波長側の青色光を低減でき、４９５ｎｍ付近の光により、補色関係にある第２の発光部からの６１０ｎｍ付近の短波長側の赤色光を最大化することができる。

【0012】

また、４７０〜５３０ｎｍの光を発する第１の発光部と、赤色蛍光体を含む第２の発光部が分かれていることで、第１の発光部からの４７０〜５３０ｎｍの光は赤色蛍光体によって再吸収されることなく、高い発光効率で出射される。

【0013】

本発明の発光装置の一態様では、第１発光スペクトルにおいて、４７０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲におけるスペクトル強度の最小値は第１発光スペクトルの最大値の６０％以上であることを特徴とする。

【0014】

本発明の発光装置の一態様では、第２発光スペクトルにおいて、波長５８０ｎｍのスペクトル強度は第２発光スペクトルの最大値の１／２以上であることを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係る照明装置において、上記いずれかに記載の発光装置を備え、黒体放射軌跡からの偏差ｄｕｖが−０．０１以上であって＋０．０１以下となる光を発することを特徴とする。

【0016】

もしくは、本発明に係る照明装置において、ＪＩＳ Ｚ８１１０に示される色度区分で示される、青緑領域もしくは緑領域内の色度点と、ピンク領域もしくは黄赤領域内の色度点の間で、光色を調整することが可能なことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、短波長側の青色光の低減された谷間の小さい連続的な発光スペクトルを有し、高い演色性と高い発光効率を両立することが可能な発光装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１に係る発光装置１００の平面図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る発光装置１００のＡ−Ａ’断面図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る発光装置１００の変形図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る第１の発光部からの発光スペクトルを示す図である。

【図5】本発明の実施の形態１に係る第１の発光部からの光と第２の発光部からの光が示す色度座標を説明する色度図である。

【図6】本発明の実施の形態１に係る第２の発光部からの発光スペクトルを示す図である。

【図7】本発明の実施の形態１に係る混合光の発光スペクトルを示す図である。

【図8】本発明の実施の形態２に係る発光装置２００の平面図である。

【図9】実施例１及び比較例１に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。

【図10】実施例２及び比較例２に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。

【図11】実施例３に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。

【図12】実施例４に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の発光装置について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

【0020】

（実施の形態１）
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る発光装置１００は、複数の青色ＬＥＤ素子が基板１０に直接実装されたＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ（ＣＯＢ）構造のＬＥＤモジュールであって、基板１０上に電極端子１１、１２が配置され、第１の発光部１、第２の発光部２を備える。

【0021】

図２に示すように、第１の発光部１、第２の発光部２は、青色ＬＥＤ素子４が透光性の封止材料に覆われて形成される。封止材料には、所望の発光色を発するように、蛍光体５、６などの波長変換材が含まれる。

【0022】

第１の発光部１、第２の発光部２はそれぞれ複数存在しても良いし、図３に示すように複数の第１の発光部１を第２の発光部２が取り囲むように配置されても良い。好ましくは、第１の発光部１と第２の発光部２は、上面視にて中心対象に配置されていることで、より均一な発光パターンが得られる。

【0023】

以下、発光装置１００の各構成部材について詳細に説明する。

【0024】

（基板）
基板１０は、セラミック、メタルなどが母材として用いられ、実装面に電極端子１１、１２や配線等が印刷などにより形成される。

【0025】

（電極端子および配線）
電極端子１１、１２は、コネクターやはんだ付けなどによって電源と電気的に接続されて、電力を受電する。電極端子１１、１２の一方はプラス側の接続端子であり、他方はマイナス側の接続端子である。受電された電力は、配線等を通じて各発光部内の青色ＬＥＤ素子に給電される。

【0026】

発光部ごとに電極端子が設けられていても良く、第１の発光部と第２の発光部の発光バランスを通電比率によって調整することが可能となる。また、電流値によって発光のバランスが変化するように抵抗などの電子部品が実装された回路が設けられても良い。

【0027】

（青色ＬＥＤ素子）
通電によって４３０〜４７０ｎｍの間にピーク波長を有する青色光を発するＬＥＤ素子であって、白色ＬＥＤにおいてはＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子が一般に用いられる。

【0028】

第１の発光部１と第２の発光部２からの光が適切な強度比となり、所望の混合光が得られるよう、それぞれの発光部に配される青色ＬＥＤ素子の数は調整される。なお、青色ＬＥＤ素子は基板上でそれぞれ電気的に直並列に接続されるが、いずれのＬＥＤ素子がいずれの発光部内に配置されても良い。

【0029】

（封止材料）
封止材料は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの透光性の樹脂やガラスなどが用いられる。封止材料は波長変換材を含むことによって、ＬＥＤ素子からの青色光を所望のスペクトルの光に変換する。一般的には透光性樹脂に蛍光体が分散されて用いられる。

【0030】

透光性樹脂の流出を防ぐため、発光部はＤＡＭ樹脂３によって囲われており、高チクソ性の樹脂を用いることなどによって、異なる発光色を発する樹脂が隣接して形成されていても良く、混色性を高めることができる。

【0031】

（蛍光体）
蛍光体は、波長変換材の一種であり、その種類と濃度によって、青色ＬＥＤ素子からの光を特定のスペクトル形状の光に変換する。所望のスペクトルの光を得るために、蛍光体はいくつかの種類が組み合わされても良い。

【0032】

緑色蛍光体としては、例えばＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ_３^＋ で表されるＬｕＡＧ蛍光体、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ_３^＋で表されるＣＳＯ蛍光体、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ_３^＋で表されるＧＹＡＧ蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｏ，Ｎ）_４：Ｅｕ_２^＋で表されるβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体などが用いられる。

【0033】

赤色蛍光体としては、例えばＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２^＋で表されるＣＡＳＮ蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２^＋で表されるＳＣＡＳＮ蛍光体、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ_４^＋で表されるＫＳＦ蛍光体などが用いられる。なお、一般にＳＣＡＳＡＮ蛍光体の発光のピーク波長は６４０ｎｍ以下であり、ＣＡＳＮ蛍光体の発光のピーク波長は６４０ｎｍ以上である。

【0034】

また、黄色蛍光体など他の蛍光体が用いられても良く、第１の発光部、第２の発光部に求められる発光スペクトル特性を満たすよう、蛍光体の種類や配合比率、濃度は適宜調整される。

【0035】

（第１の発光部）
第１の発光部１は、例えば、青色ＬＥＤ素子が５１０ｎｍ以下に発光のピーク波長を有するＬｕＡＧ蛍光体の分散されたシリコーン樹脂に覆われて形成される。

【0036】

図４は、青色ＬＥＤ素子の発光スペクトルＳｂと、第１の発光部１からの第１発光スペクトルＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄをそれぞれのスペクトルの最大値（以下、ピーク強度と記す）を１として比較したグラフである。また、図４に示した発光スペクトルに対して、使用したＬｕＡＧ蛍光体のピーク波長と、それぞれの発光スペクトルの特性を表１にまとめた。最小ピーク比は、４７０〜５３０ｎｍ間のスペクトル強度の最小値のピーク強度に対する比率であり、半値幅は、スペクトル強度がピーク強度の５０％となる波長の間隔であり、中心波長は、波長にスペクトル強度を重みづけして得られる値の和を各波長のスペクトル強度の和で除算して得られる。

【0037】

【表1】

【0038】

青色ＬＥＤ素子の中心波長は４５１ｎｍであり、半値幅は約２０ｎｍであるのに対して、第１の発光部１からの光は、より長波長の中心波長とより広い半値幅を有し、青色ＬＥＤ素子からの光によるスペクトルを低減させながら、青色から緑色領域に渡るブロードなスペクトルの光を発する。

【0039】

第１発光スペクトルは、使用する蛍光体の種類だけでなく、蛍光体の濃度によっても変化し、蛍光体の濃度が最適化されることで、中心波長が５３０ｎｍ以下であって、４７０〜５３０ｎｍのスペクトル強度はピーク強度の１／３以上となるスペクトルが得られる。より好ましくは、４７０〜５３０ｎｍのスペクトル強度は、ピーク強度の１／２以上であって、第２の発光部からの光との混色光において青色光のピークがより低減された光が得られる。また、４７０〜５００ｎｍのスペクトル強度は、ピーク強度の６０％以上であることが好ましく、第２の発光部からの光との混色光において青色光のピークがより低減された光が得られ、かつ補色関係にある短波長側の赤色光の強度をより大きくすることができる。

【0040】

なお、図示してはいないが、５２０ｎｍにピーク波長を有するＬｕＡＧ蛍光体が用いられた場合、４８０ｎｍ付近に発光スペクトルの谷間が形成されるため、４７０〜５３０ｎｍにおいてピーク強度の１／３以上のスペクトル強度を実現することが難しく、５２０ｎｍよりも短いピーク波長を有する蛍光体が使用されることが好ましい。また、例えば５００ｎｍにピーク波長を有する蛍光体と５２０ｎｍ以上にピーク波長を有する蛍光体が組み合わされても良いが、４７０〜５３０ｎｍのスペクトル強度を維持したまま、さらにブロードな発光スペクトルを得ることは困難である。

【0041】

結果的に、第１の発光部からの発光色が示す色度座標は、図５に示すように、ｘ＝０．１２４１，ｙ＝０．０５７８とｘ＝０．４０８７，ｙ＝０．５８９６を結ぶ直線Ｌ１よりもｙが大きい領域にあることが好ましく、青色ＬＥＤ素子からの光の補色となる５７５ｎｍ付近の波長成分は主とならない。

【0042】

一方で、第１の発光部からの発光スペクトルにおいて、５８０ｎｍを超える波長範囲にもスペクトルのすそが広がっていることが好ましく、その発光色が示す色度座標は、図５に示すように、ｘ＝０．１２４１，ｙ＝０．０５７８とｘ＝０．１５４７，ｙ＝０．８０５８を結ぶ直線Ｌ２よりもｘが大きい領域にあることが好ましい。

【0043】

また、青色ＬＥＤ素子からの光のほとんどが蛍光体により変換されると、発光効率が大きく低下するため、第１の発光部からの発光色が示す色度座標は、図５に示すように、目標とする白色光の色度座標とｘ＝０．０１３９，ｙ＝０．７５０２を結ぶ直線Ｌ３よりもｙが小さい領域にあることが好ましい。

【0044】

青色ＬＥＤ素子からの光の一部は蛍光体によって４７０〜５３０ｎｍにスペクトル成分を有する光に変換されることで、第１の発光部からの発光色が示す色度座標は、図５に示すように、目標とする白色光の色度座標とｘ＝０．０９１３，ｙ＝０．１３２７を結ぶ直線Ｌ４よりもｙが大きい領域にあることが好ましい。

【0045】

なお、ｘ＝０．１２４１，ｙ＝０．０５７８は４７０ｎｍの単色光に、ｘ＝０．１５４７，ｙ＝０．８０５８は５３０ｎｍの単色光に、ｘ＝０．４０８７，ｙ＝０．５８９６は５６５ｎｍの単色光に、ｘ＝０．０１３９，ｙ＝０．７５０２は５１０ｎｍの単色光に、ｘ＝０．０９１３，ｙ＝０．１３２７は４８０ｎｍの単色光に相当する。図５において、第１の発光部からの光と第２の発光部からの光の混合光の目標とする白色光の色度座標は５０００Ｋ付近のｘ＝０．３４６，ｙ＝０．３５９とした。

【0046】

第１の発光部は、４７０ｎｍ以上のピーク波長を有するＬＥＤ素子が組み合わされて形成されても良く、また合成されて得られるスペクトル形状が第１の発光部からの光としての特性を満たす複数の発光部から構成されても良い。

【0047】

ＳＣＡＳＮ蛍光体、ＣＡＳＮ蛍光体等の赤色蛍光体は、青色ＬＥＤ素子の発光スペクトル領域だけでなく、５５０ｎｍ付近まで励起スペクトルを有するため、第１の発光部に赤色蛍光体が配合されていると、４７０〜５５０ｎｍの領域の光が赤色蛍光体によって再吸収されてしまう。色度調整等のために、第１の発光部に赤色蛍光体が配合されても良いが、僅かな量であることが好ましい。

【0048】

（第２の発光部）
第２の発光部２は、例えば、青色ＬＥＤ素子が５４０ｎｍに発光のピーク波長を有するＬｕＡＧ蛍光体と６２８ｎｍに発光のピーク波長を有するＳＣＡＳＮ蛍光体の分散されたシリコーン樹脂に覆われて形成される。

【0049】

図６は、青色ＬＥＤ素子と、５４０ｎｍにピーク波長を有するＬｕＡＧ蛍光体と赤色蛍光体によって得られるスペクトルをそれぞれのピーク強度を１として比較したグラフである。赤色蛍光体として６２８ｎｍにピーク波長を有するＳＣＡＳＮ蛍光体を用いた第２の発光部２からの第２発光スペクトルＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃと、比較のため６４８ｎｍにピーク波長を有するＣＡＳＮ蛍光体を用いたスペクトルＳｒを示す。また、図６に示した発光スペクトルに対して、使用した赤色蛍光体の種類と、それぞれの発光スペクトルの特性を表２にまとめた。６８０ｎｍピーク比、５８０ｎｍピーク比はそれぞれ６８０ｎｍ、５８０ｎｍのスペクトル強度のピーク強度に対する比率である。

【0050】

【表2】

【0051】

なお、４５０ｎｍ付近にピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子からの光によるスペクトル成分と、４８０ｎｍ以上の波長範囲にある蛍光体によるスペクトル成分とを分けて見ると、青色ＬＥＤ素子からの光によるスペクトルの最大値は、蛍光体によるスペクトル成分の最大値よりも小さいことが好ましく、短波長側の青色光の低減された発光を得られる。また、蛍光体によるスペクトル成分のピーク波長が５８０ｎｍ以上、より好ましくは６００ｎｍ以上であることで、赤色領域により多くのスペクトル成分が得られる。

【0052】

ＣＡＳＮ蛍光体を用いて得られる発光スペクトルＳｒは、より長波長の赤色領域にスペクトル成分を有し、６８０ｎｍのスペクトル強度はピーク強度の１／２以上となる。

【0053】

一方、ＳＣＡＳＮ蛍光体を用いることで、図６に示すように、６８０ｎｍのスペクトル強度はピーク強度の１／２以下となり、６１０〜６２５ｎｍの短波長側の赤色領域にスペクトルのピークを有することで、赤色成分を確保しつつも、ＣＡＳＮ蛍光体を用いる場合と比べて高い光束が得られる。

【0054】

そのため、第２の発光部２においては、ＳＣＡＳＮ蛍光体が主な赤色蛍光体であることが好ましく、第1の発光部との混合光においてもより高い光束が得られる。なお、ＣＡＳＮ蛍光体とＳＣＡＳＮ蛍光体が混合して用いられても良いが、光束が大きく低下しないよう、ＳＣＡＳＮ蛍光体の重量パーセント濃度はＣＡＳＮ蛍光体の重量パーセント濃度よりも高いことが好ましい。

【0055】

第２の発光部２は、ＬｕＡＧ蛍光体などの緑色蛍光体や黄色蛍光体などを含むことで、５８０ｎｍのスペクトル強度は蛍光体によるスペクトル成分の最大値に対して１／２以上となることが好ましい。黄緑色から黄色の領域にかけてのスペクトル成分を有することで、第１の発光部からの光との混合光において、より連続的なスペクトルが得られ、明るさと演色性を高めることができる。色度座標で示せば、第２の発光部からの光は、図５に示すように、ｘ＝０．６４８２，ｙ＝０．３５１４と青色ＬＥＤ素子の発光スペクトルが示す色度座標を結ぶ直線Ｌ５よりもｙが大きい領域にあることが好ましい。

【0056】

なお、緑色蛍光体に替えて黄色蛍光体が用いられても良い。

【0057】

第２の発光部２からの発光色は、目標の白色光に対して、第１の発光部１からの発光色との補色関係となるよう設定される。そのため、第２の発光部からの発光色が示す色度座標が、青色ＬＥＤ素子の発光が示す色度座標と目標の白色光の色度座標を結ぶ直線に近ければ、補色光として第１の発光部から青色ＬＥＤ素子の光が必要となり、第１の発光部からの光と第２の発光部からの光の混合光において青色ＬＥＤ素子によるスペクトル成分を低減させられない。

【0058】

従って、第２の発光部からの発光色が示す色度座標は、目標の白色光の示す相関色温度よりも１０％低い色温度の黒体放射軌跡上の色度座標と青色ＬＥＤ素子の発光が示す色度座標とを結ぶ直線Ｌ６よりもｙが小さい領域にあることが好ましい。

【0059】

以上により、第２の発光部からの発光色が示す色度座標は、図５において、直線Ｌ５と直線Ｌ６の間にあって、かつ補色の関係から直線Ｌ３よりもｙが高く、直線Ｌ４よりもｙが小さい領域に位置することとなる。

【0060】

第２の発光部は、赤色ＬＥＤ素子を含んでも良く、また、また合成されて得られるスペクトル形状が第２の発光部からの光としての特性を満たす第１の発光部以外の複数の発光部から構成されても良い。

【0061】

なお、各発光部の発光スペクトルは、それぞれ単独に発光させた際の発光スペクトルや同じ波長変換材の配合により得られる発光スペクトル、発光部内の微小領域からの発光スペクトルなどの測定により確認することができる。

【0062】

また、１つの青色ＬＥＤ素子が部位によって異なる蛍光体配合の樹脂に覆われて、一部の部位が第１の発光部となり、別の部位が第２の発光部となるように形成されても良く、本発明の発光装置は１つの青色ＬＥＤ素子により構成されることも可能である。

【0063】

（混合光の発光スペクトル）
上記のように構成された発光装置１００は、電極端子１１、１２への給電により、配線パターンを通じて、それぞれの発光部内の青色ＬＥＤ素子が発光し、各発光部１、２は上記にて示された所定の発光スペクトルの光を発する。

【0064】

発光部１、２からの光の混合光として得られる発光装置１００からの光は白色光であって、混合光が示すＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における色度座標は、黒体放射軌跡からの偏差ｄｕｖが−０．０２以上かつ＋０．０２以下となるよう、より好ましくは偏差ｄｕｖが−０．０１以上かつ＋０．０１以下となるよう、各発光部１、２からの光の出力比率は調整され、さらに好ましくは、色度座標はＡＮＳＩ Ｃ７８．３７７−２０１５規格に準拠する。なお、偏差ｄｕｖはＪＩＳ Ｚ８７２５に準拠して得られる。

【0065】

発光装置１００からの光を各発光部からの発光スペクトルにより説明すると、図７に示すように、第１の発光部１からの光Ｓ１と第２の発光部２からの光Ｓ２が合成されて、混合光Ｓｗが得られる。第１の発光部１からの光Ｓ１は４７０〜５３０ｎｍにかけてのスペクトル成分を有することにより、混合光Ｓｗの発光スペクトルは青色光のピークが低減され、４８０ｎｍ付近の谷間が埋められた連続的な形状となる。

【0066】

また、第１の発光部より４９５ｎｍ付近の光が高い出力で得られることで、その補色関係にある６１０ｎｍ付近の短波長側の赤色成分の光を第２の発光部において大きくすることができ、長波長側の赤色成分が少なくても、平均演色評価数Ｒａや赤味の指標となる特殊演色評価数Ｒ９を高くすることができる。従来の白色ＬＥＤでは、ＳＣＡＳＮ蛍光体のみを赤色蛍光体として用いた場合、Ｒａは８５以下となるが、本実施の形態においては、８７以上のＲａが得られ、一般に高演色とされるＲａと、高い発光効率の両立が可能となる。

【0067】

なお、異なる発光色を発する複数の発光部をＤＡＭ樹脂３で囲まれた単一の発光領域内に備えることで、光の混色が容易となる。

【0068】

（実施の形態２）
図８に示すように、本発明の実施の形態２に係る発光装置２００は、基板２０上に電極端子２１、２２が配置され、第１ＬＥＤデバイス７と、第２ＬＥＤデバイス８とを備える。

【0069】

第１ＬＥＤデバイス７、第２ＬＥＤデバイス８はそれぞれ一つ以上であり、所望の混色光を得るため、第１ＬＥＤデバイス７と第２ＬＥＤデバイス８の搭載数の比率は適宜設定され、電極端子１１、１２間で直並列に接続される。なお、第１ＬＥＤデバイス７と第２ＬＥＤデバイス８がそれぞれ異なる電極端子間に接続され、独立に駆動されることで、所望の混色光が得られても良い。

【0070】

第１ＬＥＤデバイス７、第２ＬＥＤデバイス８は共にパッケージ内に青色ＬＥＤ素子を備え、蛍光体などの波長変換材が分散された透光性樹脂により封止され、それぞれ実施の形態１に示した第１の発光部と第２の発光部と同様の発光スペクトルの光を発する。

【0071】

第１ＬＥＤデバイス７、第２ＬＥＤデバイス８によって得られる混色光に対して、発光色を調整するなどのため、異なる発光色を有する第３ＬＥＤデバイスが発光装置内に搭載されて、点灯されても良い。

【0072】

発光装置の前面を拡散板が覆うようにして照明装置が構成されることが好ましく、より混色された光を得ることができる。拡散板内に波長変換材を練り込むなどにより、照明器具から発せられる光の色度座標の偏差ｄｕｖが−０．０１以上かつ＋０．０１以下となるように調整されても良い。

【0073】

JＩＳ Ｚ８１１０の系統色名の一般的な色度区分によれば、第１の発光部からの光色は、青緑もしくは緑であり、第２の発光部からの光色は、ピンクもしくは黄赤であって、それらの光色は、緊張をほぐし、癒しやリラックス効果があると言われている。それぞれの光は、単色ＬＥＤの光による組み合わせで作られておらず、スペクトルの半値幅が広いため、目への刺激が少なく、優しい光となっている。

【0074】

そのため、本発明の発光装置を用いた照明装置において、第１の発光部と第２の発光部を独立に発光させ、発光バランスにより全体の光色を第１の発光部の光色から第２の発光部の光色まで変化させられるヒーリングライトとして用いられても良い。

【0075】

本発明は上述した実施形態に限定されるものでは無く、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【実施例】

【0076】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0077】

第一蛍光体および第二蛍光体として、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ_３^＋ で表される２種類のＬｕＡＧ蛍光体を準備した。第一蛍光体の発光ピーク波長は５００ｎｍ、半値幅は９８ｎｍであり、第二蛍光体の発光ピーク波長は５４０ｎｍ、半値幅は１０５ｎｍであった。

【0078】

第三蛍光体として、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２^＋で表されるＳＣＡＳＮ蛍光体を準備した。第三蛍光体の発光ピーク波長は６２８ｎｍ、半値幅は７５ｎｍであった。

【0079】

第四蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２^＋で表されるＣＡＳＮ蛍光体を準備した。第四蛍光体の発光ピーク波長は６４８ｎｍ、半値幅は９０ｎｍであった。

【0080】

（実施例１）
４４９ｎｍにピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子の搭載されたＬＥＤパッケージを用い、第一蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂によって青色ＬＥＤ素子を被覆して、第１のＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトルを得た。同様に、第二蛍光体および第三蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂により、第２のＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトルを得た。色度座標がｘ＝０．３４５、ｙ＝０．３６０付近となるよう、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤを適宜選択し、それぞれの発光スペクトルにＬＥＤの比率に応じた重みづけをして足し合わせ、混合光の色度座標、発光スペクトル、光束を得た。

【0081】

（比較例１）
色度座標がｘ＝０．３４５、ｙ＝０．３６０付近となるよう、実施例１と同様に、第二蛍光体と第四蛍光体を混合した蛍光体含有樹脂により、白色ＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトル、光束を測定した。

【0082】

【表3】

【0083】

表３では、投入電力とＬＥＤ素子当たりの電流密度がそれぞれ同じとなるように換算して、光束等の比較を行った。また、青色光傷害作用関数が０．８以上となる波長領域を含む４６０ｎｍ以下の波長範囲でのスペクトル積分強度を短波長青色強度とし、比較例１に対する比較を行った。

【0084】

比較例１と比べて、いずれの実施例も演色性が高くなっており、光束の低下は１７％以下であるが、短波長青色強度を最大で４０％以上小さくすることができた。光束が同じであっても、短波長青色強度を２０％以上低減できることを示している。

【0085】

図９のグラフは、比較例１と実施例１それぞれの発光スペクトルを図示したものである。比較例１と比べて実施例１の発光スペクトルはいずれも青色ＬＥＤからの光によるスペクトル成分が低減された連続的な形状となった。特に、第１のＬＥＤの４７０〜５００ｎｍのスペクトル強度が、ピーク強度の６０％以上となる実施例１−１、１−２、１−３においては、青色ＬＥＤからのスペクトル成分がより低減された発光スペクトルが得られた。

【0086】

（実施例２）
４４９ｎｍにピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子の搭載されたＬＥＤパッケージを用い、第一蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂を用いて、第１のＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトルを得た。同様に、第二蛍光体および第三蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂により、第２のＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトルを得た。色度座標がｘ＝０．４４０、ｙ＝０．４０５付近となるよう、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤを適宜選択し、それぞれの発光スペクトルにＬＥＤの比率に応じた重みづけをして足し合わせ、混合光の色度座標、発光スペクトル、光束を得た。

【0087】

（比較例２）
色度座標がｘ＝０．４４０、ｙ＝０．４０５付近となるよう、実施例２と同様に、第二蛍光体と第四蛍光体を混合した蛍光体含有樹脂により、白色ＬＥＤを作成し、色度座標、発光スペクトル、光束を測定した。

【0088】

【表4】

【0089】

表４では、実施例１と同様に比較を行った。

【0090】

比較例２と比べて、いずれの実施例も演色性は同等であり、光束の低下は１１％以下であるが、短波長青色強度を最大で４０％以上小さくすることができた。光束が同じであっても、短波長青色強度を２０％以上低減できることを示している。

【0091】

図１０のグラフは、比較例２と実施例２それぞれの発光スペクトルを図示したものである。比較例２と比べて実施例２の発光スペクトルはいずれも青色ＬＥＤからの光によるスペクトル成分が低減された連続的な形状となった。

【0092】

（実施例３）
青色ＬＥＤ素子が２４素子配置されているＣＯＢパッケージで、第一蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂を用いて１６素子を被覆して第１の発光部とし、第二蛍光体および第三蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂を用いて８素子を被覆して第２の発光部とした。なお、第１の発光部において第一蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は１００％であり、第２の発光部において第二蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は３７．５％であり、第三蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は１２．５％であった。

【0093】

色度座標ｘ＝０．３４４、ｙ＝０．３６１、Ｒａ ９２、Ｒ９ ７８の色温度５０００Ｋ付近の白色光が得られた。発光スペクトルは図１１に示す通りであって、従来のＬＥＤと比較して、短波長青色強度が上記実施例と同様に大幅に低減されたが、光束低下は約１０％に留まった。

【0094】

（実施例４）
青色ＬＥＤ素子が２４素子配置されているＣＯＢパッケージで、第一蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂を用いて８素子を被覆して第１の発光部とし、第二蛍光体および第三蛍光体を配合した蛍光体含有樹脂を用いて１６素子を被覆して第２の発光部とした。なお、第１の発光部において第一蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は１００％であり、第２の発光部において第二蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は５０％であり、第三蛍光体の透光性樹脂に対する重量比は１６．７％であった。

【0095】

色度座標ｘ＝０．４３５、ｙ＝０．４０５、Ｒａ ９１、Ｒ９ ５１の色温度３０００Ｋ付近の光が得られた。発光スペクトルは図１２に示す通りであって、従来のＬＥＤと比較して、短波長青色強度が上記実施例と同様に大幅に低減されたが、光束低下は約７％に留まった。

【符号の説明】

【0096】

１ 第１の発光部
２ 第２の発光部
３ ダム樹脂
４ 青色ＬＥＤ素子
５、６ 蛍光体
７ 第１ＬＥＤデバイス
８ 第２ＬＥＤデバイス
１０、２０ 基板
１１、１２、２１、２２ 電極端子
１００、２００ 発光装置

【要約】

【課題】短波長側の青色光の低減された谷間の小さい連続的な発光スペクトルを有し、高い演色性と高い発光効率を両立させる。
【解決手段】第１の発光部と第２の発光部を備え、第１の発光部と第２の発光部は、それぞれ４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子を備え、第１の発光部からの第１発光スペクトルにおいて、中心波長は５３０ｎｍ以下であり、４７０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲におけるスペクトル強度の最小値は第１発光スペクトルの最大値の１／３以上であって、第２の発光部からの第２発光スペクトルにおいて、４８０ｎｍ以上の波長範囲におけるピーク波長は５８０ｎｍ以上であり、波長６８０ｎｍのスペクトル強度は４８０ｎｍ以上の波長範囲における最大値の１／２以下であって、第１の発光部からの光と第２の発光部からの光の混合光の偏差ｄｕｖが−０．０２以上であって＋０．０２以下である。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】