JP5529516B2 - 照明装置及び照明装置の発光色変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード装置を用いた照明装置に関する。

近年、照明装置として、白熱電球、蛍光ランプなどの光源に替わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置を光源とするＬＥＤ照明装置が普及しつつある。ＬＥＤは、ＰＮ接合半導体であり、順電圧を印加するとＮ領域からの電子とＰ領域からの正孔がＰＮ接合部分に移動して、電子と正孔が再結合する際に発光する。このような半導体発光素子は、自由電子が再結合する際に放出されるエネルギーが光となって放射されるために狭い波長範囲の単色光しか発しない。

ＬＥＤ照明装置としては、例えば、青色ＬＥＤ素子の発光による青色光、赤色ＬＥＤ素子の発光による赤色光、緑色ＬＥＤ素子の発光による緑色光等の異なる色の光を混色させて照明に適した昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色に発光させるＬＥＤ電球等の照明装置が知られている。また、別の方法として、下記特許文献１に示されたように、ＬＥＤ素子の発光を光源とする光源ユニットからの発光を、所定の距離を隔てて取り付けられる蛍光体を含有する波長変換面体を用いて波長変換させることにより白色光を発するＬＥＤ照明装置も知られている。

これらのＬＥＤ照明装置は従来の白熱電球や蛍光管を用いた照明装置に比べて、非常に寿命が長く、例えば、白熱電球に比べて数十倍、蛍光管に比べて数倍の寿命を有する。従ってＬＥＤ照明は、従来の白熱電球や蛍光管のように、頻繁に交換する必要がないことが最大の長所である。一方、ＬＥＤ照明装置は従来の照明装置に比べて現時点においては充分に普及していないために、その価格が極めて高いという欠点もある。

特開２００６−２４４７７９号公報

従来から知られたＬＥＤ電球等を用いたＬＥＤ照明装置は、特定の１種類の色の照明光しか発することができない。このために、家屋や店舗の部屋に特定の発光色を発光するＬＥＤ照明装置を設置した場合において、時間が経って照明の雰囲気を変えたくなった場合には異なる色の光を発するＬＥＤ照明装置に置き替える必要があった。しかしながら、上述のように、ＬＥＤ照明装置は長寿命であるために白熱電球や蛍光管のような消耗により置き換えの機会が少なく、さらに、置き換える場合には価格が極めて高価であるためにコスト負担が大きいという問題があった。特に、限られた予算内で店舗等を改装する場合において、ＬＥＤ照明装置を新たなものに置き換えることは極めてコスト的に負担が大きかった。

本発明は上述した問題を解決すべく、ＬＥＤ照明装置の光源自身を置き換えることなく、照明光の色を低コストで変更することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面である照明装置は、回路基板及び回路基板表面に配設された複数の発光ダイオードとからなる光源ユニットと、光源ユニットを収容するハウジング部材と、複数の発光ダイオードを覆うように配置され、該発光ダイオードからの発光を波長変換して該波長変換された光を外部に出射するための、蛍光体を含有する１枚の蛍光体含有シートとを備え、ハウジング部材は、発光ダイオードからの発光を出光させるための出光部と、前記出光部に前記蛍光体含有シートを脱着自在に配置させるための該蛍光体含有シートの端部を支持する溝と、を備えることを特徴とする。このような照明装置によれば、高価なＬＥＤを用いた光源自身を置き換えることなく、蛍光体含有シートを置き換えるだけで照明光の色を変更することができる。

また、蛍光体含有シートは、支持基材に支持されてなるシートであることが好ましい。具体的には、透光性支持基材の全面に蛍光体含有シートを積層して支持することも出来る。このような構成によれば、薄い蛍光体含有シートを支持することが出来、また、剛性を付与することにより脱着性も向上する。

また、回路基板表面と蛍光体含有シートとの間において、各発光ダイオードを取り囲む光拡散防止筒をさらに備えることが好ましい。このような構成によれば、拡散光を蛍光体含有シートに導くことができる。このような光拡散防止筒は、透光性支持基材の表面に支持されていても、回路基板表面に支持されていてもよい。

また、蛍光体含有シートが複数の発光ダイオードに対向する側に位置し、透光性支持基材が、照明装置の出光側に位置し透光性支持基材の外表面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）０．１〜８μｍの範囲であることが好ましい。このような構成によれば支持基材の外表面の表面積が大きくなるために、照明装置の出光効率を高めることができる。

また、透光性支持基材が、外表面にレンズ構造を有することが好ましい。このような構成によれば、照明装置からの出光を拡散させることができる。

また、蛍光体含有シートが複数の発光ダイオードに対向する側に位置し、透光性支持基材が、複数の発光ダイオードの出光側に位置し、透光性支持基材の外表面に紫外線吸収層がさらに形成されていることが好ましい。このような構成によれば、紫外光を発するような発光ダイオードを用いた場合でも、紫外線の外部への漏洩を抑制することが出来る。

また、本発明とは異なるが、支持基材が、複数の発光ダイオードに対向する領域に開放窓を有する枠体であり、蛍光体含有部材が枠体により開放窓の領域に配置するように支持されていることが好ましい。このような構成によれば、高価な蛍光体の使用量を低減することが出来るとともに、支持基材による光吸収も生じない。なお、枠体の表面に反射膜を形成することにより、光が拡散することによる光取り出し効率の低下を抑制することが出来る。

また、蛍光体含有シートがレンズ構造を有することが好ましい。このような構成によれば、照明装置からの出光を拡散させることができる。

蛍光体含有シートが樹脂基材としてシリコーン系樹脂を含有することが好ましい。シリコーン系樹脂は光透過率に優れているために、より高い光取り出し効率が得られる。

また、蛍光体含有シートまたは透光性支持基材の少なくとも一方が光拡散剤を含有することが好ましい。

また、本発明の他の一局面の複数の照明装置の発光色変更方法は、上述したような照明装置を用い、蛍光体含有シートを、異なる発光波長に変換するための蛍光体含有シートに取り替えることにより、照明装置の発光波長を変更することを特徴とする。

本発明によれば、高価なＬＥＤを用いた光源自身を置き換えることなく、照明光の色を低コストかつ簡便に変更することができる。

図１は本実施形態のＬＥＤ照明装置１０を説明するための斜視模式図である。 図２は図１のＬＥＤ照明装置１０のＡ−Ａ'断面における断面模式図である。 図３は図１のＬＥＤ照明装置１０における、蛍光体含有シート２の脱着を説明する説明図である。 図４は本実施形態のＬＥＤ照明装置２０における、蛍光体含有シート２の支持手段の一例を説明するための模式図である。 図５は本実施形態のＬＥＤ照明装置３０における、蛍光体含有シート２の支持手段の他の一例を説明するための模式図である。 図６は本実施形態の蛍光体含有シート２２の構成例を説明するための斜視模式図である。 図７は本実施形態の蛍光体含有シート２５の他の構成例を説明するための斜視模式図である。 図８は本実施形態の蛍光体含有シート３２の他の構成例を説明するための斜視模式図である。 図９は図８で示した蛍光体含有シート３２を配設したＬＥＤ照明装置４０を説明するための模式断面図である。 図１０は本実施形態の蛍光体含有シートの他の構成例を説明するための斜視模式図である。 図１１は本実施形態の蛍光体含有シートの他の構成例を説明するための斜視模式図である。 図１２は図１１で示した蛍光体含有シート５２が配設されたＬＥＤ照明装置５０を説明するための模式断面図である。 図１３は図８で示した蛍光体含有シート３２の支持基材２４表面に反射膜６５を形成した蛍光体含有シート６２を用いたＬＥＤ照明装置６０を説明するための説明図である。 図１４は蛍光体含有シートと回路基板との間に光拡散防止筒４５を配設したＬＥＤ照明装置７０を説明するための説明図である。 図１５は支持基材として開放窓３０を有する枠体を用いた蛍光体含有シート５２において、蛍光体含有部材５３の表面にレンズとして作用する凸部４４を形成したものの説明図である。 図１６は蛍光体含有シート５２が配設されたＬＥＤ照明装置５１を説明するための模式断面図である。 図１７は支持基材２４にレンズ５４を設けた蛍光体含有シート４２が配設されたＬＥＤ照明装置４１を説明するための模式断面図である。

［第１実施形態］
はじめに、本発明の照明装置に係る第１実施形態のＬＥＤ照明装置の全体構造について、図１〜図４を参照しながら詳しく説明する。

図１は第１実施形態のＬＥＤ照明装置１０を説明するための斜視図であり、図２は図１のＬＥＤ照明装置１０のＡ−Ａ'断面における断面図である。図中、１はＬＥＤ装置（発光ダイオード）、２は蛍光体含有シート、３は回路基板、３ａは回路基板３の表面に形成された電気回路、４は、ハウジング部材、５は回路基板３に電力を供給するためのプラグ、６は蛍光体含有シート２を支持するためのスライド溝である。なお、図１ではＬＥＤ照明装置１０の内部構造を説明するために、蛍光体含有シート２の一部分を透かして表現している。

ＬＥＤ照明装置１０においては、回路基板３の表面に形成された電気回路３ａに、複数のＬＥＤ装置１を２列の直線上に並べて実装して光源ユニットが構成されている。なお、ＬＥＤ装置１の数や配置はこのような形態に限られず、用途や目的に応じて自由に調整される。そして、プラグ５を図略のコンセントに挿入して回路基板３に電力を供給することにより、ＬＥＤ装置１が点灯する。また、回路基板３上には、必要に応じて、ＬＥＤ装置１の点灯を制御するための制御回路や光センサー、電子タイマー等を設けてもよい。そして、このような光源ユニットは、ハウジング部材４に収容されている。ハウジング部材４は、ＬＥＤ装置１の発光面側に、開口、または光透過面のような出光部を有する。

蛍光体含有シート２は、複数のＬＥＤ装置１と所定の距離を隔ててハウジング部材４に設けられたスライド溝６により支持されている。そして、１枚の蛍光体含有シート２は、複数のＬＥＤ装置１を覆っている。

そして、ＬＥＤ照明装置１０においては、回路基板３にプラグ５から電力を供給することによりＬＥＤ装置１が発光する。ＬＥＤ装置１の発光色は、ＬＥＤ装置１の発光源であるＬＥＤチップの発光波長による。そして、ＬＥＤ装置１からの発光は蛍光体含有シート２に入射する。そして、蛍光体含有シート２に入射した光は、蛍光体含有シート２に含有される蛍光体により、その蛍光体組成に応じて定まる波長に波長変換され、ＬＥＤチップ自身の発光波長とは異なる波長の光を発する。

ＬＥＤ装置１としては、従来から知られた紫外光、近紫外光、青色から赤色の領域の波長を示す可視光、近赤外光、赤外光等の波長領域の光を発する素子のあるＬＥＤ装置が特に限定なく用いられる。これらの中でも紫外光、近紫外光、青色から緑色の領域の波長、具体的には３６０〜５７０ｎｍの範囲にピークを有するような青色ＬＥＤ装置や緑色ＬＥＤ装置やこれらの発光波長を含む白色ＬＥＤ装置が幅広い色表現が可能になる点から好ましい。青色ＬＥＤ装置としては、ＧａＮ系，ＳｉＣ系；ＺｎＳ系，ＺｎＳｅ系等が挙げられる。また、緑色ＬＥＤ装置としては、ＧａＰ系；Ｎ系；ＧａＰ系等が挙げられる。これ
らは単独でも、２種以上のものを組み合わせてもよい。

また、回路基板３としては、セラミック基板，窒化アルミニウム基板のようなアルミニウム系基板等の無機基板；エポキシ樹脂基板，ポリアミド樹脂基板，芳香族系樹脂基板，シリコーン系樹脂基板等の樹脂基板等が特に限定なく用いられる。

回路基板３に実装されるＬＥＤ装置１の数及び出力は、求める照度等に応じて自由に選択することができる。

ＬＥＤ照明装置１０においては、蛍光体含有シート２はハウジング部材４に設けられたスライド溝６により脱着自在に支持されている。このように蛍光体含有シート２をスライド溝６により支持することにより、取り外し及び取り付けが容易になる。具体的には、図３に示すように、蛍光体含有シート２をスライド溝６に沿って矢印Ｂ方向にスライドさせることにより容易に取り外すことができ、蛍光体含有シート２をスライド溝６に沿って矢印Ｃ方向にスライドさせることにより容易に取り付けることができる。そして、予め取り付けられた蛍光体含有シート２を、別の蛍光体組成の蛍光体含有シートに置き換えることにより、ＬＥＤ照明装置１０の発色光を容易且つ低コストで変更することができる。具体的には、例えば、波長４５０〜４７０ｎｍの青色光を発する青色ＬＥＤをＬＥＤ装置１として用い、ＹＡＧ系蛍光体を含有する蛍光体含有シートを用いた場合、白色光が得られる。また、青色等の発光素子を持った白色ＬＥＤをＬＥＤ装置１として用い、黄色系；橙色系；赤色系蛍光体等を含有する蛍光体含有シートを用いた場合、電球色等、元の白色より低色温度が得られる。従って、蛍光体配合組成の異なる蛍光体含有シートを使い分けることにより、ＬＥＤ照明装置のＬＥＤ装置１自身を置き換えることなく、発光色を容易に変更することができる。従って、例えば、ＬＥＤ照明装置１０を設置した場合において、時間が経って照明の雰囲気を変えたくなった場合，店舗などが季節に合わせて照明色を変更する場合には、目的とする発光色を発する蛍光体含有シートに置き換えるだけでよい。このようなＬＥＤ照明装置１０によれば、低コストでＬＥＤ照明装置の発光色を変更することができる。

次に、蛍光体含有シート２の支持手段の他の例を図４及び図５を参照して説明する。

図４は、ハウジング部材１４に段状に設けられた枠１６ａと固定爪１６ｂの隙間に蛍光体含有シート２を嵌め込んで固定することにより、脱着自在に支持しているＬＥＤ照明装置２０の模式断面図である。ＬＥＤ照明装置２０においては、蛍光体含有シート２を撓ませて枠１６ａと固定爪１６ｂによる固定状態を解除して元の蛍光体含有シート２を取り外し、別の発光色に波長変換を行う蛍光体含有シートに置き換えて再固定することにより、ＬＥＤ照明装置２０の発色光を容易に変更することができる。

また、本発明とは異なる実施形態ではあるが、図５は、ハウジング部材１８に設けられた係合部に、蛍光体含有シート２の端部に設けられた係止爪１７を用いて、蛍光体含有シート２を脱着自在に支持しているＬＥＤ照明装置３０の模式断面図である。ＬＥＤ照明装置３０においては、蛍光体含有シート２は、その端部に設けられた係止爪１７をハウジング部材１８に設けられた係合部に係止することにより、ハウジング部材１８に脱着自在に支持されている。そして、係止状態を開放して、蛍光体含有シート２を取り外し、別の発光色に波長変換を行う蛍光体含有シートに置き換えて係合することにより、ＬＥＤ照明装置３０の発色光を容易に変更することができる。また、蛍光体含有シート２の端部に係合部を設け、ハウジング部材１８に設けられた係止爪を係合部に係止してもよい。

次に、上述した蛍光体含有シート２の代表的な構成について詳しく説明する。

蛍光体含有シート２は複数のＬＥＤ装置１を覆う蛍光体を含有する１枚の樹脂シートであればその形態は特に限定されない。蛍光体含有シート２は、所定の配合組成の蛍光体を含有する単層のシートであっても、また、互いに蛍光体の種類や配合組成の異なる複数層が積層された積層体であっても、さらに、蛍光体を含有する層と蛍光体を含有しない層とが積層されてなる積層体であってもよい。さらに、蛍光体含有シート２に配合される蛍光体は、シートの全面において均一に蛍光体が分散されていても、また、蛍光体を部分的に偏在させたり、蛍光体が存在しない領域があってもよい。以下に、蛍光体含有シート２の好ましい形態について説明する。

図６は、蛍光体含有シート２の一形態として、蛍光体含有シート２３と蛍光体含有シート２３を支持する支持基材２４とが積層されてなる蛍光体含有シート積層体２２の斜視模式図を示す。

支持基材２４は、蛍光体含有シート積層体２２に剛性を付与することにより脱着性を向上させるために、積層される蛍光体含有シート２３を支持する層である。支持基材２４としては、ＬＥＤ装置１から発せられる光や蛍光体含有シート２３により変換されて発せられる光を透過させる材料からなる基材が好ましく用いられる。このような支持基材２４を構成する材料としては、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリカーカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂，シリコーン樹脂等の光透過性樹脂材料や、ガラスやシリコーン基板等の光透過性無機材料が用いられる。

蛍光体含有シート２３はＬＥＤ装置１から発せられる光に対する透光性及び耐光性に優れた各種樹脂材料に蛍光体を分散させることにより得られる層である。

蛍光体含有シート２３に用いられる樹脂材料の具体例としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系エラストマー等のシリコーン系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン系エラストマー等が挙げられる。これらの中では、シリコーン系エラストマーが、耐光性及び光透過性に優れているために長時間使用による変色等の劣化が少なく、また、蛍光体を均一に分散させやすい点から好ましい。

次に、蛍光体含有シート２３中に含有される蛍光体について説明する。

蛍光体含有シート２３中に含有される蛍光体は特に限定されない。その具体例としては、例えば、Ｙ_3-XＧｄ_XＡｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ≦３）で表されるアルミン酸イットリウム系蛍光物質（ＹＡＧ），Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等の黄色系蛍光体；ＣａＳ：Ｅｕ，ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ等の赤色系蛍光体；一般式ＡＥｕ_(1-x)Ｌｎ_xＢ₂Ｏ₈（ＡはＬｉ，Ｋ，Ｎａ，及びＡｇよりなる群から選ばれる１種、ＬｎはＹ，Ｌａ，及びＧｄよりなる群から選ばれる１種、ＢはＷ又はＭｏである。）で表される赤色系蛍光体、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕで表される緑色系蛍光体等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

配合組成は、目的とする発光色（例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等）に応じて適宜変更される。

例えば、ＬＥＤ装置１としてＧａＮ系青色発光素子からの発光をＹＡＧ蛍光体で波長変換して得られる白色ＬＥＤを光源とし、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体を含む蛍光体含有シートを組み合わせることにより、演色評価数（Ｒａ）を向上させた温白色光源や電球色光源を得ることができる。

また、青色ＬＥＤを光源とし、緑色系蛍光体、黄色系蛍光体、赤色系蛍光体等を含む蛍光体含有シートと組み合わせたり、所定の量の緑色系蛍光体、黄色系蛍光体等を含有する蛍光体含有シートと所定の量の赤色系蛍光体を含有する蛍光体含有シートとを重ねたりすることによっても所望の色の照明光を得ることができる。さらに、紫外線や近紫外線を発光するＬＥＤ装置１を光源とし、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、ＹＡＧ蛍光体等を含む蛍光体含有シートと組み合わせたり、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、ＹＡＧ蛍光体等を含むそれぞれ独立した複数の蛍光体含有シートを重ねたりすることによってもできる。この様にすることで一般照明に適した黒体放射軌跡に沿った色の照明光や、店舗等が照明による季節感を演出する為の黒体放射軌跡近傍以外の中間色、例えば慣用名で露草色、青竹色、萌葱、山吹色、朽葉色、紅梅色等々と言う様な、デザイナーやユーザーの感性に合わせた照明光を得ることができる。

蛍光体含有シート２３中に含有される蛍光体の含有割合は、特に限定されないが、白色ＬＥＤ光源を使用する場合は、５〜６０質量％、さらには２０〜５０質量％の範囲であることが好ましい。

また、蛍光体含有シート２３中には、ＬＥＤ装置１から発せられる光を散乱させたり、さらに着色したりする目的で無機粒子を配合してもよい。このような無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、ガラスパウダーや、コバルトブルー、群青、酸化鉄等の顔料が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

このような蛍光体含有シート２３は、蛍光体と樹脂成分とをロール、バンバリーミキサー、押出機等を用いて混練した後、Ｔダイで押し出したり、プレス加工やカレンダー加工によりシート化することにより得られる。

蛍光体含有シート２３の厚みとしては、１０〜３０００μｍ、さらには５０〜５００μｍ程度であることが好ましい。蛍光体含有シート２３の厚みが上記範囲である場合には、高い寸法精度で成形することができる。

蛍光体含有シート２３は上述した支持基材２４の表面に積層される。積層は、例えば、蛍光体含有シート２３をＴダイから押し出して、軟化状態で支持基材２４に貼り合わせたり、支持基材２４上に蛍光体含有シート２３を形成するための液状樹脂を塗布した後、硬化または固化させたり、予め用意した蛍光体含有シート２３と支持基材２４とを光透過性に優れた接着剤で接着する方法により得られる。

支持基材２４の厚みとしては、１０〜３０００μｍ、さらには５０〜５００μｍ程度であることが好ましい。支持基材２４が厚すぎる場合には、光透過性が低下して照度が低下する傾向があり、薄すぎる場合には、蛍光体含有シート積層体２２の剛性が不充分になり、蛍光体含有シート積層体２２を脱着する際のハンドリング性が低下する傾向がある。

また、支持基材２４の外表面は、その表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）０．１〜８μｍの範囲であるような粗面を有することが好ましい。このような粗面を有する支持基材２４を用いた場合、蛍光体含有層２３がＬＥＤ装置１に対向し、支持基材２４が照明装置の出光側に向くように配置した場合には、支持基材２４の外表面の表面積が大きくなるために、出光効率を高めることができる。また、このような粗面を有する支持基材２４を用いた場合、支持基材２４がＬＥＤ装置１に対向し、蛍光体含有層２３が照明装置の出光側に向くように配置した場合には、支持基材２４の外表面の表面積が大きくなるために、ＬＥＤ
装置１の発光の入光効率を高めることができる。また、このような粗面構造は照明装置の出光側の表面と、ＬＥＤ装置１に対向する側の両面に設けてもよい。

また、蛍光体含有シート積層体２２の総厚みとしては、２０〜６０００μｍ、さらには、１００〜１０００μｍであることが好ましい。蛍光体含有シート２２の総厚みが薄すぎる場合には、シートの剛性が低くなるために蛍光体含有シート積層体２２の脱着性が低下する傾向があり、厚すぎる場合には光透過性が低下する傾向がある。

このような蛍光体含有シート積層体２２は、ＬＥＤ照明装置１０に脱着自在に配設される蛍光体含有シート２として好ましく用いられる。

図７は、蛍光体含有シート２の他の形態として、蛍光体含有シート積層体２２の支持基材２４の外表面側に、さらに、紫外線吸収層２６を積層してなる蛍光体含有シート積層体２５の斜視模式図を示す。蛍光体含有シート積層体２５においては、紫外線吸収層２６を設けることにより、ＬＥＤ装置１が紫外光を発する場合において、紫外光の外部への漏洩を抑制することができる。紫外光を発するＬＥＤ装置１を用いた場合、紫外線を全て蛍光体に吸収させることは困難である。従って、支持基材２４の外表面側に、紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層２６を設けることが好ましい。紫外線吸収剤としては、２−（２−ハイドロキシ−３．５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等を用いることができる。このように紫外線吸収層２６を設けることにより、ＬＥＤ照明装置１０から紫外線が漏洩することを抑制することができる。紫外線吸収層２６は、上述した蛍光体含有層２３における蛍光体の代わりに紫外線吸収剤を配合する以外は同様の方法により製造することができる。

図８は、蛍光体含有シート２の他の形態である蛍光体含有シート３２の斜視模式図である。蛍光体含有シート３２はＬＥＤ照明装置１０に収容された複数のＬＥＤ装置１が配置された領域に対向する部分に蛍光体含有層３３を設けた以外の構成は、上述した蛍光体含有シート２２と同様の構成である。蛍光体含有シート３２を蛍光体含有シート２として用いたＬＥＤ照明装置４０の断面模式図を図９に示す。この様な形態にすることにより、蛍光体の使用量を減らしつつＬＥＤ装置の実装位置のズレや蛍光体含有シートの位置ズレに対する不具合を減らすことが出来る。

図９に示すように、蛍光体含有シート３２には、複数のＬＥＤ装置１が並んだ列に対向する領域に蛍光体含有層３３が設けられている。ＬＥＤ装置１が発する光は極めて高い指向性を有するために、蛍光体含有シート３２のように蛍光体を面内において偏在させた形態であっても、充分に波長変換が行われる。ＬＥＤ照明装置を製造する製造コストを低下させるために、高価な材料である蛍光体の使用量を抑制することが求められているが、このような蛍光体含有シート３２を用いることにより蛍光体の使用量を削減することができる。なお、このような場合、蛍光体含有シート３２が存在しない部分に、後述する反射防
止層層を設けることにより、拡散光を有効利用することが出来る。

さらに、図１０に示すように、蛍光体含有シート２の他の形態として、支持基材２４の、複数のＬＥＤ装置１が配置された領域に対向する部分に蛍光体含有層４３を点在させるように積層した蛍光体含有シート４２のような形態であってもよい。このような蛍光体含有シート４２を用いることにより蛍光体の使用量をさらに大幅に削減することができる。

また、本発明とは異なる実施形態として、図１１に、複数のＬＥＤ装置１に対向する領域に開放窓３０を有する枠体である支持基材３４と、開放窓３０に蛍光体含有部材５３を配置してなる蛍光体含有シート５２の斜視模式図を示す。また、図１２は、蛍光体含有シート５２を蛍光体含有シートとして用いたＬＥＤ照明装置５０の断面模式図を示す。図１１及び図１２に示すように、支持基材３４は開放窓３０を有する枠体であり、蛍光体を含有する樹脂材料である蛍光体含有部材５３は枠体により支持されて開放窓３０に配置されている。このような形態によれば、蛍光体含有部材５３は、上述した蛍光体含有シート２２，２５、３２、または４２のように支持基材２４に積層された構造にならない。そのために、支持基材による光吸収が生じないためにより高い照度を確保することができる。蛍光体含有部材５３としては、上述した蛍光体含有層と同様の樹脂シートが用いられる。また、開放窓３０を有する支持基材３４に蛍光体含有部材５３を固定する方法は特に限定されず、例えば、支持基材３４に蛍光体含有部材５３を接着等により固定する方法や、開放窓３０に蛍光体含有部材５３を嵌合させる方法等が用いられうる。

なお、上述した蛍光体含有シート３２，４２、５２においては、それぞれ、蛍光体含有層３３、４３、または蛍光体含有部材５３が発光部となる。この場合においてより高い照度を得るために、発光部以外の領域に反射層を設けることが好ましい。

図１３は、一例として、蛍光体含有シート３２の支持基材２４の内側表面の蛍光体含有層３３が形成されていない領域に、反射層６５が設けられた蛍光体含有シート６２を用いたＬＥＤ照明装置６０の模式断面図である。

ＬＥＤ装置１が発する光は極めて高い指向性を有するために、その対向する領域のみに蛍光体含有層３３を設けることにより、ＬＥＤ装置１の発光の大部分は蛍光体含有層３３に入射する。しかしながら、ＬＥＤ装置と蛍光体含有シートとの距離や、複数のＬＥＤ装置間の距離や、ハウジング部材４の内部構造等の影響により、一部の光が拡散光となって照明光として有効に利用されないことがある。照明効率をより向上させるためには、このような光を利用することが重要になる。この場合において、図１３のＬＥＤ照明装置６０中の矢印Ｌで示しているように、蛍光体含有層３３が形成されていない領域に、反射層６
５を設けることにより、拡散光を蛍光体含有層３３に導き、有効に利用することができる。この時、回路基板３やハウジング部材４にも反射層が設けられていればより有効に光を利用できる。

このような反射層６５は、支持基材表面の蛍光体含有層が形成されていない領域に、従来から知られた選択的に薄膜を形成する方法により、反射率の高い薄膜を形成させて得られる。具体的には、支持基材表面の蛍光体含有層が形成される部分をマスクし、それ以外の領域に対して、従来から知られた蒸着、スパッタリング、塗布、メッキ等の方法を用いて反射率の高い金属膜等を形成することができる。

また、このような拡散光を蛍光体含有層３３に導き、有効に利用する方法として、図１４に示すように、回路基板３の表面と蛍光体含有シート３２との間において、蛍光体含有層３３とＬＥＤ装置１とを収容するような光拡散防止筒４５を設けてもよい。この場合、図１４のＬＥＤ照明装置７０中の矢印Ｒで示しているように、ＬＥＤ装置１からの発光を光拡散防止筒４５の壁面における反射により効率的に蛍光体含有層３３に導くことができる。このような光拡散防止筒４５には、その内面に反射率の高い薄膜が形成されている樹脂筒等により形成される。このような光拡散防止筒４５は回路基板３上に支持されていても、支持基材表面に支持されていても、回路基板３及び支持基材の両方に支持されていてもよい。

さらに、蛍光体含有シートの蛍光体含有シートまたは蛍光体含有部材が形成されている領域には、レンズ構造を設けてもよい。このようなレンズ構造を設けることにより、照明光を拡散させることができる。ＬＥＤ装置１からの発光は指向性が高いために、必然的にＬＥＤ照明装置が発する光も指向性が高くなる。このような場合において、レンズ構造を設けることにより、指向性が緩和されて拡散性が高くなるために、広い範囲に光を照射することができる。

具体的には、例えば、本発明とは異なる実施形態ではあるが、図１５の斜視模式図に示すように、支持基材として開放窓３０を有する枠体を用いた蛍光体含有シート５２において、蛍光体含有部材５３の表面にレンズとして作用する凸部４４を形成することができる。このようなレンズ構造を設けた場合には、図１６の矢印Ｎに示すように、ＬＥＤ装置１からの指向性の高い発光を、拡散性の高い照明光にすることができる。

このようなレンズ構造は、図１５及び図１６に示したように、蛍光体含有部材５３の表面に設けても、図１７に示すように支持基材の表面に凸部５４を設けてもよい。

以上説明したＬＥＤ照明装置は、室内照明のような照明装置のほか、各種ディスプレイ用の光源としても好ましく用いられうる。

１ ＬＥＤ装置
２，２２，２５，３２，４２，５２，６２ 蛍光体含有シート
３ 回路基板
３ａ 電気回路
４，１４，１８ ハウジング部材
５ プラグ
６ スライド溝
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ ＬＥＤ照明装置
１６ａ 枠
１６ｂ 固定爪
１７ 係止爪
２４，３４ 支持基材
２３，３３，４３ 蛍光体含有層
２４ ハウジング部材
２６ 紫外線吸収層
３０ 開放窓
４４,５４ 凸部（レンズ）
４５ 光拡散防止筒
５３ 蛍光体含有部材
６５ 反射層

Claims (12)

1. 回路基板及び前記回路基板表面に配設された複数の発光ダイオードとからなる光源ユニットと、前記光源ユニットを収容するハウジング部材と、前記複数の発光ダイオードを覆うように配置され、該発光ダイオードからの発光を波長変換して該波長変換された光を外部に出射するための、蛍光体を含有する１枚の蛍光体含有シートとを備え、
   前記ハウジング部材は、前記発光ダイオードからの発光を出光させるための出光部と、前記出光部に前記蛍光体含有シートを脱着自在に配置させるための該蛍光体含有シートの端部を支持する溝と、を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記蛍光体含有シートは、透光性支持基材に積層されてなる積層シートである請求項１に記載の照明装置。
3. 前記積層シートは可撓性を有する請求項２に記載の照明装置。
4. 前記蛍光体含有シートが前記複数の発光ダイオードに対向する側に位置し、前記透光性支持基材が、照明装置の出光側に位置し、
   前記透光性支持基材の外表面にレンズ構造を有する請求項２または３に記載の照明装置。
5. 前記蛍光体含有シートが前記複数の発光ダイオードに対向する側に位置し、前記透光性支持基材が、照明装置の出光側に位置し、
   前記透光性支持基材の外表面に紫外線吸収層がさらに形成されている請求項２〜４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 前記蛍光体含有シートが、前記複数の発光ダイオードに対向する領域に前記蛍光体を偏在させた領域を有するシートである請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 前記蛍光体含有シートが互いに蛍光体組成の異なる複数の蛍光体含有層の積層シートである請求項１〜６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 前記回路基板表面と前記蛍光体含有シートとの間において、前記各発光ダイオードを取り囲む光拡散防止筒をさらに備える請求項１〜７の何れか１項に記載の照明装置。
9. 前記蛍光体含有シートが樹脂基材としてシリコーン系樹脂を含有する請求項１〜８の何れか１項に記載の照明装置。
10. 前記蛍光体含有シートが光拡散剤を含有する請求項１〜９の何れか１項に記載の照明装置。
11. 前記透光性支持基材が光拡散剤を含有する請求項２〜５の何れか１項に記載の照明装置。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の照明装置を用い、
    前記蛍光体含有シートを、異なる発光波長に変換するための蛍光体含有シートに取り替えることにより、該照明装置の発光波長を変更することを特徴とする照明装置の発光色変更方法。
    

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