JP4770199B2

JP4770199B2 - 照明光源、照明装置、及び表示装置

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Publication number: JP4770199B2
Application number: JP2005056317A
Authority: JP
Inventors: 博生川南; 得志山内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: JP2006244779A

Description

本発明は、複数の発光素子を用いた照明光源、照明装置、及び表示装置に関する。

昨今のＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子の大幅な性能向上を受け、従来から用いられている白熱電球、蛍光ランプなどの光源に替わり、ＬＥＤ発光素子を用いたＬＥＤ照明光源の研究が進んでいる。また、照明器具、看板・サイン、表示装置などＬＥＤ照明光源を用いた用途展開も進んでいる。ＬＥＤ発光素子を光源とした照明器具では、器具に対する視感的評価を鑑みて、照明器具の光の出射面において、輝度ばらつき、光量むらを極力抑えることが要求されている。

図１３は、背景技術に係る照明器具の外観を示す斜視図である。また、図１４は、図１３に示す照明器具の断面図である。図１４に示す照明器具１０１は、略円筒形状の筐体１０２の略中央部に、複数の白色ＬＥＤ発光素子１０３を備えたＬＥＤ光源ユニット１０４が配設されており、ＬＥＤ光源ユニット１０４を覆うようにセード部材１０５が筐体１０２に取り付けられている。

セード部材１０５は、ＬＥＤ光源ユニット１０４から出射された光を多方向に拡散させるもので、例えばガラスを用いて構成されており、セード部材１０５におけるＬＥＤ光源ユニット１０４からの光が入射する面（セード部材１０５内面）には表面を弗化水素等によりエッチングして微細な凹凸をつけるフロスト処理が施され、セード部材１０５における光を出射する面（セード部材１０５外面）には鎚目加工が施されている。あるいは、セード部材１０５として、アクリル等の樹脂材料に拡散材料を混入して透過性を低減させたいわゆる乳白色パネルが用いられている。

そして、ＬＥＤ光源ユニット１０４から出射された光は、セード部材１０５に施されたフロスト処理や鎚目加工によって、拡散、屈折され、拡散光としてセード部材１０５から外部に出射される。これにより、セード部材１０５から出射される光は、ＬＥＤ光源ユニット１０４における複数のＬＥＤ発光素子１０３による輝度ばらつきが低減され、セード部材１０５表面において均一な拡散光にされて照明に用いられるようになっている。

図１５は、背景技術に係る表示装置の断面図である。図１５に示す表示装置１１１は、例えば、制御盤などに用いられる照光式押しボタンスイッチや、情報伝達するための表示灯であり、一方面が開口された略箱形の筐体１１２の底部に、青色波長の光を発光する複数のＬＥＤ発光素子を備えたＬＥＤ光源ユニット１１３が設置されている。また、筐体１１２の開口部には、開口部を塞ぐようにプリズムシート１１４、蛍光板１１５、拡散板１１６、記名板１１７、及びカバープレート１１８を備えている。

プリズムシート１１４におけるＬＥＤ光源ユニット１１３と反対側の出射面には、直交した３面を有するコーナーキューブ形状の微小な複数のプリズムが隙間無く形成されており、ＬＥＤ光源ユニット１１３からの光がプリズムシート１１４によって分散されて均一化されて蛍光板１１５に与えられる。蛍光板１１５には、青色波長の光を受光して黄色波長の光を発光する蛍光材料が混入されており、ＬＥＤ光源ユニット１１３からの光を蛍光板１１５に入射させることによって白色の表示用の光が得られるようになっている。

そして、表示装置１１１において、ＬＥＤ光源ユニット１１３が備えるＬＥＤ発光素子の発光面積は、表示灯開口部の面積に比べて非常に小さいため、表示灯の表示面において光量むらをなくすために、プリズムシート１１４でＬＥＤ光源ユニット１１３が出射する光を分散させ、さらに拡散板１１６で光を拡散させて出射することにより、例えば表示装置１１１を制御盤などに用いられる照光式押しボタンスイッチや、情報伝達するための表示灯等に用いた場合において、ＬＥＤ発光素子を用いて、表示面または投光面上の光量をむら無く、均一に照射することができる。
特開平１０−２７４９４７号公報

ところで、上述の照明器具１０１のように、セード部材１０５にフロスト処理を施したり、セード部材１０５として樹脂に拡散材料を混入した乳白色パネルを用いて光を拡散する場合には、セード部材１０５を光が通過する際に、フロスト処理部や乳白色パネルで光が吸収され損失が生じる。一方、セード部材１０５での光損失を抑えるために、セード部材１０５のフロスト処理を希薄化したり、乳白色パネルに混入する拡散材の濃度を薄めて透過率を高めると、ＬＥＤ光源ユニット１０４における各ＬＥＤ発光素子から出射される光によって、セード部材１０５前面での輝度バラツキが発生し、照明器具としては視感的に好ましくないという不都合があった。

また、上述の表示装置１１１は、ＬＥＤ光源ユニット１１３が出射する光を分散させるためにプリズムシート１１４を用いているが、プリズムシート１１４は、微細なカット加工が必要であり、特に微小な発光体であるＬＥＤ発光素子からの光を分散するために、個々のプリズムの大きさは数百ミクロン以下、さらに好ましくは数十ミクロン以下の微細な形状が好ましいとされている。この場合、ＬＥＤ発光素子の発光面よりはるかに大きいプリズムシート１１４上に微細な加工を施す必要があり、プリズムシート１１４の加工コストが増大するという不都合があった。特に、このようなプリズムシートを照明装置のセード部材として用いる場合には、プリズムシートの面積が増大するためコストの増大が著しい。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、高価なプリズムシートを用いることなく光損失を低減しつつ発光部における輝度むらを低減することができる照明光源、照明装置、及び表示装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る照明光源は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、前記複数の発光素子と対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる波長変換面体と、前記複数の発光素子と前記波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以上に支持するべく前記波長変換面体を前記励起光源ユニットに取り付ける第１の取付手段とを備え、前記第１波長及び第２波長の光は、微細な凹凸が施された拡散板及び微小なプリズムのうちいずれも通過することなく出射されることを特徴としている。

また、上述の照明光源において、前記第１の取付手段は、前記波長変換面体を前記励起光源ユニットに脱着可能に構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る照明光源は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、前記複数の発光素子とそれぞれ対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体と、前記複数の波長変換面体を透過する前記第１及び第２の波長の光を、前記各波長変換面体について集光する複数の集光部と、前記各発光素子と前記各波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以下に支持するべく前記各波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに取り付ける第２の取付手段とを備え、前記各集光部は、底部に開口部が設けられた凹面鏡を含み、前記各波長変換面体は、前記各凹面鏡の前記底部の開口部を塞ぐように設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る照明光源は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、前記複数の発光素子とそれぞれ対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体と、前記複数の波長変換面体を透過する前記第１及び第２の波長の光を、前記各波長変換面体について集光する集光部と、前記各発光素子と前記各波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以下に支持するべく前記各波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに取り付ける第２の取付手段とを備え、前記第１波長及び第２波長の光は、微細な凹凸が施された拡散板及び微小なプリズムのうちいずれも通過することなく出射されることを特徴としている。また、上述の照明光源において、前記第２の取付手段は、前記波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに脱着可能に構成されていることを特徴としている。

また、上述の照明光源において、前記第１波長の光は青色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記青色波長の光の一部を前記第２波長の光として黄色波長の光に変換する黄色蛍光体を備えることを特徴としている。

また、上述の照明光源において、前記第１波長の光は緑色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記緑色波長の光の一部を前記第２波長の光として橙色波長の光に変換する橙色蛍光体を備えることを特徴としている。

また、上述の照明光源において、前記第１波長の光は緑色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記緑色波長の光の一部を前記第２波長の光として赤色波長の光に変換する赤色蛍光体と緑色波長の光に変換する緑色蛍光体とを備えることを特徴としている。

また、上述の照明光源において、前記第１波長の光は紫外線波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記紫外線波長の光の一部を前記第２波長の光として赤色波長の光に変換する赤色蛍光体と緑色波長の光に変換する緑色蛍光体と青色波長の光に変換する青色蛍光体とを備えることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る照明装置は、光を発する照明光源と、前記照明光源を収容する筐体とを備え、前記照明光源は、上述の照明光源であり、前記照明光源が備える波長変換面体は、セードとして用いられることを特徴としている。また、上述の照明装置において、前記波長変換面体は、蛍光体を備えていることを特徴としている。

また、本発明の第３の手段に係る照明装置は、光を発する照明光源と、前記照明光源を収容する筐体とを備え、前記照明光源は、上述の照明光源であることを特徴としている。

そして、本発明の第４の手段に係る表示装置は、光を発する照明光源と、前記照明光源を収容する筐体とを備え、前記照明光源は、上述の照明光源であり、前記照明光源が備える波長変換面体は、前記第１波長の光を前記第２波長の光に変換する蛍光体が、表示しようとする文字又は図形を表すべく配置されていることを特徴としている。

このような構成の照明光源及び照明装置は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設される。そして、複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる波長変換面体が、互いに隣接する発光素子における中心点間の距離の２分の１以上の対向距離を有して複数の発光素子と対向配置されるので、高価なプリズムシートを用いることなく光損失を低減しつつ発光面における輝度むらを低減することができる。

また、このような構成の照明光源及び照明装置は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設される。そして、複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体が、互いに隣接する発光素子における中心点間の距離の２分の１以下の対向距離を有して複数の発光素子と対向配置される。さらに、複数の波長変換面体を透過する第１及び第２の波長の光が、各波長変換面体について集光されるので、高価なプリズムシートを用いることなく光損失を低減しつつ発光部における輝度むらを低減することができる。

そして、このような構成の表示装置は、完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設される。そして、複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる波長変換面体が、互いに隣接する発光素子における中心点間の距離の２分の１以上の対向距離を有して複数の発光素子と対向配置される。さらに、波長変換面体は、第１波長の光を第２波長の光に変換する蛍光体が、表示しようとする文字又は図形を表すべく配置されているので、高価なプリズムシートを用いることなく光損失を低減しつつ輝度むらが低減された光によって、文字又は図形を表示することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る照明光源の外観の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す照明光源の断面図である。図２に示す照明光源１は、完全拡散配光を有して青色波長（第１波長）の光を発する複数の発光素子の一例であるＬＥＤ２が、それぞれ同一平面上で隣接する他のＬＥＤ２と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニット３と、複数のＬＥＤ２と対向配置され、複数のＬＥＤ２から放射された青色波長の光の一部をそのまま透過させると共に青色波長の光における残りの一部を青色波長の光よりも波長が長い黄色波長（第２波長）の光に変換して透過させる波長変換面体４とを備えている。

ＬＥＤ２は、例えばＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップを用いて青色波長の光を発光するようになっている。ＬＥＤ２は、例えば、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから出射された光を完全拡散配光（ランバーシアン配光）させるレンズとを組み合わせて構成されたものを用いることができ、このような完全拡散配光を有するＬＥＤとして、例えば図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す構成のＬＥＤが知られている。

励起光源ユニット３は、基板８と、複数のＬＥＤ２とを備えて構成されており、基板８の一方面上に互いに隣接するＬＥＤ２における中心点間の距離が、距離Ｄ１にされている。

波長変換面体４は、例えばアクリル等の透明樹脂材料中に、ＬＥＤ２から出射された青色波長の光を黄色波長の光に変換する蛍光体を混入し、射出成形することで形成されている。蛍光体６としては、例えばＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体が用いられる。そして、波長変換面体４は、一面が開口された略箱形形状にされており、開口部が基板８に取り付けられている。そして、波長変換面体４の側壁部５によって、複数のＬＥＤ２と波長変換面体４との対向距離Ｄ２が、距離（Ｄ１）／２以上の距離を有して支持されており、すなわち、以下の式（１）を満たすように、波長変換面体４が励起光源ユニット３に取り付けられている。この場合、側壁部５が第１の取付手段の一例に相当している。

Ｄ２≧（Ｄ１）／２・・・（１）
ここで、ＬＥＤ２は、図２に破線で示すように、配光特性７が完全拡散配光にされているので、対向距離Ｄ２は、ＬＥＤ２の１つが出射する光の配光の垂直方向における配光の最大広がり部と、当該ＬＥＤ２と隣接する他のＬＥＤ２が出射する光の配光の最大広がり部とが接する位置以上にＬＥＤ２から離れた距離となる。

次に、上述のように構成された照明光源１の動作を説明する。まず、励起光源ユニット３のＬＥＤ２内のＬＥＤチップから出射した青色波長の光は、ＬＥＤ２内のレンズによって完全拡散配光にされてＬＥＤ２から出射する。ＬＥＤ２から出射した青色波長の光は、波長変換面体４に入射し、波長変換面体４において、青色波長の光の一部はそのまま波長変換面体４を透過し、残りの青色波長の光は、波長変換面体４に混入されている蛍光体６によって黄色波長の光に変換され、波長変換面体４から出射される。波長変換面体４の出射面においては、波長変換面体４をそのまま透過した青色波長の光と、蛍光体６によって青色波長の光が変換された黄色波長の光が混合され、白色光として波長変換面体４から出射される。

ここで、図４を参照して波長変換面体４における光の波長の変換動作について説明する。波長変換面体４には蛍光体６が混入されており、励起光源ユニット３のＬＥＤ２から出射された完全拡散配光を成す青色波長の光は、蛍光体６の任意の部位に到達し、蛍光体６によって黄色波長の光に変換される。この際、図４に示すとおり、黄色波長の光は青色波長の光の入射方向に対して、任意の方向に分散されて波長変換面体４より出射する。波長変換面体４は、励起光源ユニット３のＬＥＤ２の完全拡散配光特性７の最大広がり部が隣接するような距離Ｄ２をもって取り付けられており、波長変換面体４の出射面において、配光特性７の隣接部における出射光輝度の低下は、黄色波長の光が分散されて出射されることによって補われる。これにより、波長変換面体４の出射面において、輝度むら（輝度バラツキ）が低減された均一性の高い白色光を得ることができる。

また、波長変換面体４は青色波長の光を黄色波長の光に変換するとともに、黄色波長の光を分散させる機能を有しているため、光を分散させるための拡散板やプリズムシートなどを用いることなく輝度むらを低減することができる。

さらに、励起光源ユニット３から出射された光が外部に出射されるまでに通過するのは波長変換面体４のみであり、拡散板、プリズムなどによる光損失がないため、光損失を低減することができる。

なお、蛍光体６を波長変換面体４中に混入する例を示したが、波長変換面体４は、例えば図５（ａ）に示すように、例えばアクリルやガラス等の透明板４１の表面に、例えばシリコンなどの樹脂基材に蛍光体６を混入してシート状にしたシート部材４２を貼り付ける構成としてもよい。また、波長変換面体４は、例えば図５（ｂ）に示すように、透明板４１の表面に、蛍光体６を塗布したものであってもよい。

また、白色光を得るためのＬＥＤ２と蛍光体６との構成にあたっては、紫外波長の光を出射するＬＥＤ発光素子（例えば、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤ）と、紫外波長の光を受けて、赤色に変換する蛍光体（例えば、ＹＡＧ：ＥＵ）、緑色に変換する蛍光体（例えば、ＳｒＧａ２Ｓ４：ＥＵ）、及び青色に変換する蛍光体（例えば、３Ｓｒ_３（Ｐｏ_４）_２・ＣａＣｌ_２：Ｅｕ^２＋）を波長変換面体４に混入させてもよく、或いは、緑色波長の光を出射するＬＥＤ発光素子（例えばＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ）と、緑色波長の光を受けて波長６００ｎｍ前後の橙色波長の光に変換する蛍光体（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）を用いてよく、また、緑色波長の光を出射するＬＥＤ発光素子と、赤色蛍光体（例えば、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、緑色蛍光体（例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ）を混合し、混入させた波長変換面体４とを用いてもよい。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る照明光源の外観の一例を示す斜視図である。また、図７は、図６に示す照明光源の断面図である。図７に示す照明光源１０は、完全拡散配光を有して青色波長の光を発する複数のＬＥＤ２が、それぞれ同一平面上で隣接する他のＬＥＤ２と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニット３と、複数のＬＥＤ２とそれぞれ対向配置され、複数のＬＥＤ２から放射された青色波長の光の一部をそのまま透過させると共に青色波長の光における残りの一部を青色波長の光よりも波長が長い黄色波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体４と、複数の波長変換面体４を透過する青色及び黄色波長の光を、各波長変換面体について集光する複数の集光部１１とを備えている。

励起光源ユニット３の基板８におけるＬＥＤ２が配設されている側の面には、例えば円筒状の差込孔３２が形成されており、差込孔３２には例えば円柱形の支柱３３が挿入されている。

集光部１１は、底部に開口部が設けられた凹面鏡１２と、凹レンズ１３とを備えている。そして、凹面鏡１２の底部の開口部を塞ぐように波長変換面体４が取り付けられており、波長変換面体４における凹面鏡１２の内側の面に、凹レンズ１３が固着されている。さらに、複数の集光部１１が凹面鏡１２の端部で互いに結合され、一体にされている。複数の集光部１１は、例えば互いに結合された状態で一体成形されてもよい。

そして、一体にされた複数の集光部１１が支柱３３によって脱着可能に支持され、各ＬＥＤ２と各波長変換面体４との対向距離Ｄ２が、距離（Ｄ１）／２以下の距離となるようにされている。この場合、支柱３３が第２の取付手段の一例に相当している。また、集光部１１は、以下の式（２）を満たすように、励起光源ユニット３に取り付けられている。

Ｄ２≦（Ｄ１）／２・・・（２）
ここで、ＬＥＤ２は、図２に破線で示すように、配光特性７が完全拡散配光にされているので、対向距離Ｄ２は、ＬＥＤ２の１つが出射する光の配光の垂直方向における配光の最大広がり部と、当該ＬＥＤ２と隣接する他のＬＥＤ２が出射する光の配光の最大広がり部とが接する位置の距離以下となる。

次に、上述のように構成された照明光源１０の動作を説明する。図８は、照明光源１０の動作を説明するための説明図である。まず、励起光源ユニット３のＬＥＤ２内のＬＥＤチップから出射した青色波長の光は、ＬＥＤ２内のレンズによって完全拡散配光にされてＬＥＤ２から出射する。ＬＥＤ２から出射した青色波長の光（実線）は、凹面鏡１２の底部に設けられた波長変換面体４に入射し、波長変換面体４において、青色波長の光の一部はそのまま波長変換面体４を透過し、残りの青色波長の光は、波長変換面体４に混入されている蛍光体６によって黄色波長の光（破線）に変換され、波長変換面体４から出射される。波長変換面体４の出射面においては、波長変換面体４をそのまま透過した青色波長の光と、蛍光体６によって青色波長の光が変換された黄色波長の光が混合され、白色光として波長変換面体４から凹レンズ１３へ出射される。

波長変換面体４から出射された白色光は、凹レンズ１３により屈折され、凹面鏡１２によって集光されて外部へ出射される。なお、凹レンズ１３及び凹面鏡１２の光学特性は、用途に合わせて任意の集光設計が可能である。

ここで、ＬＥＤ２は完全拡散配光特性を有しており、ＬＥＤ２が出射する光を効率よく凹レンズ１３に入射させるためには、凹レンズ１３に固着された波長変換面体４と励起光源ユニット３上のＬＥＤ２との距離Ｄ２は、ＬＥＤ２の１つが出射する光の配光の垂直方向における配光の最大広がり部と、当該ＬＥＤ２と隣接する他のＬＥＤ２が出射する光の配光の最大広がり部とが接する位置の距離以下、すなわち、励起光源ユニット３における互いに隣接するＬＥＤ２における中心点間の距離Ｄ１に対して、Ｄ２≦（Ｄ１）／２となるように配置することが望ましい。

集光部１１に取り付けられた波長変換面体４と励起光源ユニット３上のＬＥＤ２との距離Ｄ２を、励起光源ユニット３における互いに隣接するＬＥＤ２における中心点間の距離Ｄ１に対して、Ｄ２≦（Ｄ１）／２とすることにより、ＬＥＤ２が出射する青色波長の光を効率よく波長変換面体４に入射させ、波長変換面体４により白色光に変換し、集光部１１で集光することができる。

なお図７においては、複数の集光部１１が一体に結合された状態で支柱３３により励起光源ユニット３に固定される例を示したが、各ＬＥＤ２に対して個別に集光部１１を取り付ける機構を設けてもよい。

このように構成された照明光源１０によれば、集光部１１に取り付けられた波長変換面体４と励起光源ユニット３上のＬＥＤ発光素子との距離Ｄ２を、励起光源ユニット３における互いに隣接するＬＥＤ２における中心点間の距離Ｄ１に対して、Ｄ２≦（Ｄ１）／２となるように配置することにより、ＬＥＤ２が出射する青色波長の光を効率よく波長変換面体４に入射させ、波長変換面体４により白色光に変換し、集光部１１で集光することができる。集光部１１は、種々の集光特性を有するものを揃えておき、用途に合わせて交換するようにしてもよい。また、図２に記載の照明光源１と図７に記載の照明光源１０とは、励起光源ユニット３の構成が共通するので、図２に記載の照明光源１における波長変換面体４と、波長変換面体４が取り付けられた集光部１１とを交換することにより、拡散光を均一化することができる照明光源１の構成と、集光特性を有する照明光源１０の構成とを容易に切り替えることができる。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る照明装置の外観の一例を示す斜視図である。また、図１０は、図９に示す照明装置２０の分解斜視図である。図１０に示す照明装置２０は、略円筒状の筐体２１に、図２に示す励起光源ユニット３が収容されており、波長変換面体４が励起光源ユニット３全体を覆うようにドーム状に形成されて照明装置２０のセードとして用いられるようになっている。

ドーム状に形成された波長変換面体４の開口端部には、例えば係合用の爪を備えた略板状の取付部４３（第１の取付手段）が凸設され、励起光源ユニット３の基板８におけるＬＥＤ２が配設されている側の面には、例えばスリット状の差込孔３４が形成されており、差込孔３４に取付部４３を挿入することにより、励起光源ユニット３に波長変換面体４を脱着可能に構成されている。そして、複数のＬＥＤ２と波長変換面体４における任意の点との距離Ｄ２が上記式（１）を満たすべく、波長変換面体４がドーム状にされている。

上述のように構成された照明装置２０は、図２に示す照明光源１と同様の動作により、光を分散させるための拡散板やプリズムシートなどを用いることなく輝度むらを低減することができ、拡散板、プリズムなどによる光損失がないため、光損失を低減することができる。

なお、波長変換面体４は、青色波長の光を黄色波長の光に変換する黄色蛍光体６を備える例を示したが、変換する色が異なる蛍光体を用いて照明装置２０の発光色を変えてもよい。例えば図１１に示すように、黄色蛍光体６に赤色成分を加味した別の蛍光体を混入した波長変換面体４ａをセードに用いて、照明装置２０に電球色の発光をさせるようにしてもよい。この場合、照明装置２０において、セードに用いる波長変換面体４と波長変換面体４ａとを取り替えることにより、照明装置２０の色調を変えることができるので、ユーザの要望に柔軟に対応することができる。

また、複数の集光部１１が一体に結合された集光モジュール１４に取付部４３（第２の取付手段）を設けることによって、差込孔３４に取付部４３を挿入することにより励起光源ユニット３に集光モジュール１４を脱着可能に構成してもよい。これにより、照明装置２０における波長変換面体４と集光モジュール１４との取り替えが容易となり、照明装置２０の集光特性を変えることができるので、ユーザの要望に柔軟に対応することができる。

また、照明装置２０は、波長変換面体を用いて発光色を調整するため、励起光源ユニット３は、照明装置２０の発光色に依らずＬＥＤ２の色は一種類でよく、比較的高価なＬＥＤ発光素子の在庫種類を減少させることができ、照明装置２０の生産効率を向上させることができる。

（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置の一例を示す分解斜視図である。図１２に示す表示装置３０は、箱形の筐体３１に図２に示す励起光源ユニット３が収容されており、図２と同様側壁部５を備えた波長変換面体４ｂが励起光源ユニット３全体を覆うように取り付けられるようになっている。

図１２に示す波長変換面体４ｂは、表示しようとする文字又は図形を表すべく、文字表示部分及び図形表示部分には透過部材に蛍光体６を混入し、文字表示部分及び図形表示部分を除く他の部分は透過部材に拡散材料を混入して、蛍光体６を混入した透過部材と拡散材料を混入した透過部材とを組み合わせて構成されている。そして、複数のＬＥＤ２と波長変換面体４ｂとの対向距離Ｄ２が上記式（１）を満たすべく、側壁部５が形成されている。

表示装置３０においては、ＬＥＤ２として例えば緑色波長（第１波長）の光を出射するものが用いられ、蛍光体６として緑色波長の光を橙色（第２波長）の光に変換する蛍光体が用いられている。

次に、上述のように構成された表示装置３０の動作を説明する。まず、励起光源ユニット３のＬＥＤ２内のＬＥＤチップから出射された緑色波長の光は、ＬＥＤ２内のレンズによって完全拡散配光にされてＬＥＤ２から出射する。ＬＥＤ２から出射した緑色波長の光は、波長変換面体４ｂに入射し、波長変換面体４ｂにおいて、拡散材料が混入された部位に入射した緑色波長の光は拡散材料により分散されて、緑色の光を波長変換面体４ｂ前面より出射する。

また、波長変換面体４ｂにおいて、蛍光体６が混入された文字表示部分および図形表示部分に入射した緑色波長の光は、一部はそのまま波長変換面体４ｂを通過し、残りの光は波長変換面体４ｂに混入されている蛍光体６によって、橙色波長の光に変換されると共に任意の方向に分散されて波長変換面体４ｂから出射する。波長変換面体４ｂの出射面においては、波長変換面体４ｂを通過した緑色波長の光と、緑色波長の光を受け蛍光体６により変換され、分散されて出射した橙色波長の光とが混合され、波長変換面体４ｂの文字表示部分及び図形表示部分は白色光を発光する。

これにより、表示装置３０は、緑色の光と白色の光とにより、文字や図形の発光表示を行う表示装置として用いることができ、例えば避難誘導灯のような照明器具に好適である。

本発明の第１の実施形態に係る照明光源の外観の一例を示す斜視図である。図１に示す照明光源の断面図である。図２に示す照明光源に用いることができるＬＥＤの一例を示す断面図である。図２に示す波長変換面体の動作を説明するための説明図である。図２に示す波長変換面体の他の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る照明光源の外観の一例を示す斜視図である。図６に示す照明光源の断面図である。照明光源の動作を説明するための説明図である。本発明の第３の実施形態に係る照明装置の外観の一例を示す斜視図である。図９に示す照明装置の分解斜視図である。波長変換面体や集光モジュールを交換可能にした場合を説明するための説明図である。本発明の第４の実施形態に係る表示装置の一例を示す分解斜視図である。背景技術に係る照明器具の外観を示す斜視図である。図１３に示す照明器具の断面図である。背景技術に係る表示装置の断面図である。

符号の説明

１，１０照明光源
２ＬＥＤ
３励起光源ユニット
４，４ａ，４ｂ波長変換面体
５側壁部
６蛍光体
７配光特性
８基板
１１集光部
１２凹面鏡
１３凹レンズ
１４集光モジュール
２０照明装置
２１，３１筐体
３０表示装置
３２，３４差込孔
３３支柱
４１透明板
４２シート部材
４３取付部

Claims

完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、
前記複数の発光素子と対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる波長変換面体と、
前記複数の発光素子と前記波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以上に支持するべく前記波長変換面体を前記励起光源ユニットに取り付ける第１の取付手段と
を備え、
前記第１波長及び第２波長の光は、微細な凹凸が施された拡散板及び微小なプリズムのうちいずれも通過することなく出射されることを特徴とする照明光源。
前記第１の取付手段は、前記波長変換面体を前記励起光源ユニットに脱着可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明光源。
完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、
前記複数の発光素子とそれぞれ対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体と、
前記複数の波長変換面体を透過する前記第１及び第２の波長の光を、前記各波長変換面体について集光する複数の集光部と、
前記各発光素子と前記各波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以下に支持するべく前記各波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに取り付ける第２の取付手段とを備え、
前記各集光部は、底部に開口部が設けられた凹面鏡を含み、
前記各波長変換面体は、前記各凹面鏡の前記底部の開口部を塞ぐように設けられている
ことを特徴とする照明光源。
完全拡散配光を有して第１波長の光を発する複数の発光素子が、それぞれ同一平面上で隣接する他の前記発光素子と互いに所定の間隔だけ離して配設された励起光源ユニットと、
前記複数の発光素子とそれぞれ対向配置され、前記複数の発光素子から放射された第１波長の光の一部をそのまま透過させると共に当該第１波長の光における残りの一部を前記第１波長の光よりも波長が長い第２波長の光に変換して透過させる複数の波長変換面体と、
前記複数の波長変換面体を透過する前記第１及び第２の波長の光を、前記各波長変換面体について集光する集光部と、
前記各発光素子と前記各波長変換面体との対向距離を、互いに隣接する前記発光素子における中心点間の距離の２分の１以下に支持するべく前記各波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに取り付ける第２の取付手段とを備え、
前記第１波長及び第２波長の光は、微細な凹凸が施された拡散板及び微小なプリズムのうちいずれも通過することなく出射されることを特徴とする照明光源。
前記第２の取付手段は、前記波長変換面体及び集光部を前記励起光源ユニットに脱着可能に構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の照明光源。
前記第１波長の光は青色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記青色波長の光の一部を前記第２波長の光として黄色波長の光に変換する黄色蛍光体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光源。
前記第１波長の光は緑色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記緑色波長の光の一部を前記第２波長の光として橙色波長の光に変換する橙色蛍光体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光源。
前記第１波長の光は緑色波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記緑色波長の光の一部を前記第２波長の光として赤色波長の光に変換する赤色蛍光体と緑色波長の光に変換する緑色蛍光体とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光源。
前記第１波長の光は紫外線波長の光であり、前記波長変換面体は白色光を出射するべく前記紫外線波長の光の一部を前記第２波長の光として赤色波長の光に変換する赤色蛍光体と緑色波長の光に変換する緑色蛍光体と青色波長の光に変換する青色蛍光体とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明光源。
光を発する照明光源と、
前記照明光源を収容する筐体とを備え、
前記照明光源は、請求項１又は２記載の照明光源であり、
前記照明光源が備える波長変換面体は、セードとして用いられること
を特徴とする照明装置。
前記波長変換面体は、蛍光体を備えていることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
光を発する照明光源と、
前記照明光源を収容する筐体とを備え、
前記照明光源は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の照明光源であること
を特徴とする照明装置。
光を発する照明光源と、
前記照明光源を収容する筐体とを備え、
前記照明光源は、請求項１又は２記載の照明光源であり、
前記照明光源が備える波長変換面体は、前記第１波長の光を前記第２波長の光に変換する蛍光体が、表示しようとする文字又は図形を表すべく配置されていること
を特徴とする表示装置。