JP2008218485A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い演色性を維持するとともに、色温度を変化させることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、装置基板４と、装置基板４上に所定の配列パターンで配置された第１の色温度の発光部群１１及び第２の色温度の発光部群１２と、各発光部群１１，１２に独立して電流を供給する電源１３，１４及び回路パターン３と、電源１３，１４から各発光部群１１，１２に供給される電流の比率を制御するコントローラ１５とを備えている。第１の色温度の発光部群１１は、青色発光タイプの複数のＬＥＤチップ２と、これらＬＥＤチップ２を封止し第１の蛍光体を含む第１の蛍光体層９とを有する。第２の色温度の発光部群１２は、第１の色温度よりも低い色温度であって、ＬＥＤチップ２と、これらＬＥＤチップ２を封止する第１の蛍光体層９と、第１の蛍光体層９上に配置され第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層１０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードランプなどの発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、屋内外広告等、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、ＬＥＤランプは長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このようなＬＥＤランプを種々の各種用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。

ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、(１)青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、(２)青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、(３)紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色の三色混合蛍光体（以下、ＲＧＢ蛍光体と記す）とを組合せる方式の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には(２)の方式が広く実用化されている。

そして、上記した（２）の方式を適用したＬＥＤランプの構造としては、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

近年、このようなＬＥＤランプをモジュール化した蛍光体ランプや白熱電球などの一般照明の分野において、照明される場の雰囲気に合わせて色温度を変化させることが可能なＬＥＤモジュールが求められている。例えば落ち着いた雰囲気にしたい場合は、色温度を２７００Ｋから５０００Ｋの低色温度にしてオレンジがかった暖かみのある光にすることができ、生き生きとした雰囲気にしたい場合は、色温度を５０００Ｋ〜９０００Ｋの高色温度にして青みがかったさわやかな光にすることができるようなＬＥＤモジュールである。このような要求にともない、色温度を変化させることが可能なＬＥＤモジュールは多数提案されているが（例えば特許文献２参照）、一方向の可変であるため、色の偏差（ＤＵＶ）がズレて黒体輻射から外れてしまい、色温度の変化よりも偏差の変化によって色の品位が低下しやすい。さらには、高い演色性を維持することが困難であった。

演色性は、自然光に近い照明を基準光にして光源による色の見え方を評価したものであり、ＪＩＳに定められている試験色を、試料光源と基準光でそれぞれ照明したときの色ずれの大きさを数値化したものが演色評価数である。基準光で見たときを１００とし、色ずれが大きくなるにしたがって数値が小さくなる。

演色評価数には、平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉがあり、平均演色評価数Ｒａは、試験Ｎｏ．１〜８の演色評価数値の平均値として表される。これらの演色評価数は、その照明の基準光との色ずれの方向が好ましい方向にあるかどうかに関係なく数値化されているので、演色評価数が低くても好ましい色に見える場合がある。

現在主流となっている白色ＬＥＤは、青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式であり、この方式のＬＥＤでは、赤み成分が不足しているため演色性が不十分であった。そのため、黄色ないし橙色発光の蛍光体に加えて、窒化物系や硫化物系などの赤色発光の蛍光体を配合することにより、演色性を向上させることが行われている。

しかしながら、赤色蛍光体の添加により特殊演色評価数Ｒｉの値が増大し、それにしたがって平均演色評価数Ｒａが増大するが、赤色蛍光体が窒化物系などの場合には、ＬＥＤチップからの波長４６０ｎｍの青色発光だけでなく、黄色系蛍光体から発光される緑色光から黄色光間の光をも吸収して励起に使用するため、赤色発光の蛍光体を使用すると、ＬＥＤモジュールの発光効率が大幅に下がる。

そこで、赤色蛍光体を添加せずに、赤色発光のＬＥＤチップを使用して赤み成分を補うことも考えられるが、色温度を変化させた場合に、色温度が低くなるにつれて平均演色評価数Ｒａが低下しやすく、高い演色性を維持することは困難であった。
特開２００１−１４８５１６号公報 特開２００５−１００７９９号公報

本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたもので、高い演色性を維持するとともに、色温度を変化させることが可能な発光装置を提供することにある。

請求項１記載の発光装置は、基材と；前記基材上に所定の配列パターンで配置され、それぞれ色温度の異なる白色光を発光する２つ以上の発光部群であり、前記基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、該発光素子を封止し前記青色光により励起されて発光する第１の蛍光体を含む第１の蛍光体層とを有し、第１の色温度の白色光を発光する発光部群と、前記基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、該発光素子を封止する前記第１の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層上に配置され前記青色光により励起されて発光する第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層とを有し、前記第１の色温度よりも低い第２の色温度の白色光を発光する発光部群とを含む２つ以上の発光部群と；前記２つ以上の発光部群のそれぞれの群に独立して電流を供給する電流供給手段と；前記電流供給手段から前記各発光部群に供給される電流の比率を制御する電流制御手段と；を具備することを特徴としている。

請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、前記第２の蛍光体層が、シート状であることを特徴としている。

請求項３記載の発光装置は、請求項１または２記載の発光装置において、前記２つ以上の発光部群が、前記第１の色温度と前記第２の色温度の間の第３の色温度の白色光を発光する第３の発光部群をさらに含むことを特徴としている。

請求項４記載の発光装置は、請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光装置において、前記第１の色温度の発光部群は、色温度が６５００〜６７００Ｋの白色（昼光色）を発光することを特徴としている。

請求項５記載の発光装置は、請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光装置において、前記第２の色温度の発光部群は、色温度が２８５０〜３０００Ｋの白色（電球色）を発光することを特徴としている。

請求項６記載の発光装置は、請求項１ないし５のいずれか１項記載の発光装置において、前記第１の蛍光体は、前記青色光により励起されて黄色ないし橙色の光を発光する主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体とであることを特徴としている。

請求項７記載の発光装置は、請求項６記載の発光装置において、前記２種類の黄色系蛍光体が、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の黄色系蛍光体と、前記第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体をそれぞれ有していることを特徴としている。

請求項８記載の発光装置は、請求項１ないし７のいずれか１項記載の発光装置において、前記第２の蛍光体層に含有される蛍光体は、前記青色光により励起されて黄色ないし橙色の光を発光し５４０±２０ｎｍの主波長を有する黄色系蛍光体と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体とを有することを特徴としている。

請求項９記載の発光装置は、請求項１ないし８のいずれか１項記載の発光装置において、発光装置の平均演色評価数Ｒａが、８０〜９５であることを特徴としている。

請求項１０記載の発光装置は、請求項１ないし９のいずれか１項記載の発光装置において、前記電流制御手段は、前記第２の色温度の発光部群に流す電流の最大値が、前記第１の色温度の発光部群に流す電流の最大値の２倍になるように制御されることを特徴としている。

上記した請求項１ないし請求項１０記載の発明において、用語の定義及び技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。

青色光を放射する発光素子は、主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光を放射し、放射した青色光により蛍光体を励起させて可視光を発光させるものである。本発明で用いられる青色光を放射する発光素子としては、例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。

蛍光体は、このような発光素子から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される青色光との混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。本発明において蛍光体は、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜９５になるようにその種類、主波長、配合割合などを調整してもよい。蛍光体を含む層は、少なくとも、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とである。

第１の蛍光体層に含有される第１の蛍光体としては、高演色性の維持が可能であれば特に限定されるものではないが、高い演色性を維持する上で、主波長の異なる黄色ないし橙色光を発光する２種類の黄色ないし橙色発光蛍光体（以下、黄色系蛍光体と示す。）と、赤色光を発光する赤色発光蛍光体（以下、赤色蛍光体と示す。）との計３種類の蛍光体を用いることが好ましい。

発光の主波長が異なる２種類の黄色系蛍光体としては、第１の黄色系蛍光体を主波長が５４０±２０ｎｍのものとし、第２の黄色系蛍光体として、第１の黄色系蛍光体より主波長が大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する黄色系蛍光体を選択して用いることが好ましい。

そして、これら第１および第２の黄色系蛍光体とともに、発光の主波長が６００〜６８０ｎｍの赤色蛍光体が配合される。この赤色蛍光体の配合割合は、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜９５であるように調整される。第１および第２の黄色系蛍光体の主波長や配合割合により異なるが、第１の蛍光体層中の赤色蛍光体の配合割合は、例えば透明樹脂に対して０．８重量％以下で、２種の黄色系蛍光体の合計量の１０．０重量％以上とすることが好ましい。

これら計３種類の蛍光体を含む第１の蛍光体層は、２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に加えて混合・分散させた層として形成され、発光素子を封止する。

第２の蛍光体層に含有される第２の蛍光体としては、高演色性の維持が可能であれば特に限定されるものではないが、主波長が５４０±２０ｎｍの黄色系蛍光体と、赤色蛍光体とを有することが好ましい。赤色蛍光体は、主波長が６００〜６８０ｎｍであることが好ましく、その配合割合は、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜９５であるように調整される。このような配合割合にすることで、高演色性を維持することができ、さらには、所望の色温度の範囲で黒体輻射に近い発光色が得られる。

第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層は、黄色系蛍光体と赤色蛍光体の計２種類の蛍光体を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に加えて混合・分散させた層として形成され、好ましくは、作業性を良好にする上で、シート状に成形し加熱硬化させたものである。

以下に、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを適用した本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は、基材と、基材上に配置された２つ以上の発光部群と、各発光部群に電流を供給する電流供給手段と、電流供給手段から各発光部群に供給される電流を制御する電流制御手段とを備えている。

基材は、特に限定されるものではないが、例えば回路パターンや端子などを有する装置基板と、この装置基板上に設けられ外部に開口した凹部を有するリフレクタから構成されている。

発光部群は、基材上に所定の配列パターンで複数配置され、各発光部群がそれぞれ色温度の異なる白色光を発光する。そして、発光部群は、少なくとも、第１の色温度の白色光を発光する発光部群（以下、第１の色温度の発光部群と示す。）と、第１の色温度よりも低い第２の色温度の白色光を発光する発光部群（以下、第２の色温度の発光部群と示す。）とを有する。なお、発光装置の用途、目的に応じて、第１の色温度と第２の色温度の間の色温度として、第３の色温度の白色光を発光する第３の発光部群を設けることもできる。

第１の色温度の発光部群は、基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、これら発光素子を封止する第１の蛍光体層とを有する。第１の色温度は、特に限定されないが、例えば６５００〜６７００Ｋの昼光色とすることができる。

第２の色温度の発光部群は、基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、これら発光素子を封止する第１の蛍光体層と、第１の蛍光体層上に配置され発光素子から放射された青色光により励起されて発光する第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層とを有する。第２の色温度は、前記第１の色温度よりも低く、特に限定されないが、例えば２８５０〜３０００Ｋの電球色とすることができる。

電流供給手段は、２つ以上の発光部群のそれぞれの群に独立して電流を供給するものであり、例えば装置基板上に形成された回路パターンや電源などから構成される。

電流制御手段は、電流供給手段から各発光部群に供給される電流の比率を制御するものであり、例えば電流を制御する抵抗などから構成される。電流制御手段は、第２の色温度の発光部群に流す電流の最大値が、第１の色温度の発光部群に流す電流の最大値の２倍になるように制御することができる。

このようにして構成される発光装置は、平均演色評価数Ｒａが８０〜９５で照明装置として十分に高い演色性を有する。Ｒａは、試験色を試料光源と基準光で照明したときの色ずれの大きさを数値化したものである。

請求項１記載の発光装置によれば、少なくとも、第１の色温度の発光部群と第１の色温度よりも低い第２の色温度の発光部群とを含む２つ以上の発光部群を基材上に所定の配列パターンで配置し、電流供給手段から各発光部群に独立して供給される電流の比率を電流制御手段で制御することで、装置全体として所望の色温度に変化させることが可能となり、各発光部群に使用される蛍光体の種類、波長、配合割合などを調整することにより高い演色性を維持することができる。

請求項２記載の発光装置によれば、第２の蛍光体層をシート状にすることで、これを第１の蛍光体層の上に配置する際に容易かつ確実に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。

請求項３記載の発光装置によれば、発光装置の目的や用途に応じて、種々の色温度に対応することができる。

請求項４記載の発光装置によれば、昼光色を発光することで、一般照明に適した発光色を提供することができる。

請求項５記載の発光装置によれば、電球色を発光することで、一般照明に適した発光色を提供することができる。

請求項６および７記載の発光装置によれば、主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を含有する第１の蛍光体層を有しているので、赤色蛍光体の配合割合などを調整することにより、演色性の向上を実現しながら、赤色蛍光体の配合によるデメリットである発光効率の低下をできるだけ抑制することができる。

請求項８記載の発光装置によれば、黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計２種類の蛍光体を含有する第２の蛍光体層を有しているので、赤色蛍光体の配合割合などを調整することにより、高い演色性と発光効率の低下を抑制できる。

請求項９記載の発光装置によれば、Ｒａ８０〜９５の高演色性を得ることができる。

請求項１０記載の発光装置によれば、第２の色温度の発光部群に流す電流の最大値を、第１の色温度の発光部群に流す電流の最大値の２倍になるように制御することで、色温度の変化にともなう発光効率の低下を抑制することができる。

したがって、本発明によれば、高い演色性を維持するとともに、色温度を変化させることが可能な発光装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の発光装置をＬＥＤモジュールに適用した実施形態の構成を示す平面図である。図２は、図１の要部拡大図である。図３は、図２に示す発光装置をＦ−Ｆ線に沿って切断した縦断面図である。

発光装置１は、リフレクタ３４と、装置基板４と、装置基板４上に所定の配列パターンで配置された第１の色温度の発光部群１１ならびに第２の色温度の発光部群１２と、光拡散部材３３と、各発光部群１１，１２のそれぞれに独立して電流を供給する２つの電源１３，１４ならびに回路パターン３と、電源１３，１４から各発光部群１１，１２に供給される電流の比率を制御する抵抗ならびにコントローラ１５とを備えている。

リフレクタ３４は、一個一個または複数個の青色発光タイプのＬＥＤチップ２ごとに個別に設けられるものではなく、全てのＬＥＤチップ２を包囲する単一のものであり、例えば長方形の枠で形成されており、ＬＥＤチップ２は前記枠で形成された凹部７内に配置されている。リフレクタ３４は、装置基板４上の電気絶縁層３１に接着止めされていて、その内部には複数のＬＥＤチップ２および回路パターン３が収められているとともに、一対の給電パターン部３ｃ、３ｄはリフレクタ３４の外部に位置されている。

装置基板４は、金属または絶縁材、例えば合成樹脂製の平板からなり、発光装置１に必要とされる発光面積を得るために、所定形状例えば長方形状をなしている。装置基板４を合成樹脂製とする場合、例えば、ガラス粉末入りのエポキシ樹脂等で形成することができる。装置基板４を金属製とする場合は、この装置基板４の裏面からの放熱性が向上し、装置基板４の各部温度を均一にすることができ、ＬＥＤチップ２の発光色のばらつきを抑制することができる。

第１の色温度の発光部群１１は、装置基板４上に配置された複数個のＬＥＤチップ２と、これらＬＥＤチップ２を封止する第１の蛍光体層９とを有する。第１の色温度は、６５００〜６７００Ｋの昼光色である。

第１の蛍光体層９は、第１の蛍光体を混合した液状で透明樹脂をディスペンサ等の注入装置を用いて、電気絶縁層３１表面および一直線上に配列された各ＬＥＤチップ２およびボンディングワイヤ６等を満遍なく埋めるようにして充填し、加熱により硬化させることにより形成されている。透明樹脂としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。第１の蛍光体としては、特に限定されるものではないが、主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を混合して用いることが好ましい。

主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体は、例えば、ＲＥ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも1種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、ＡＥ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）などのケイ酸塩蛍光体のなかから選択される。そして、第１の黄色系蛍光体を５４０±２０ｎｍの主波長を有するものとすることが好ましく、第２の黄色系蛍光体を、この第１の黄色系蛍光体より主波長が大きく、かつ、５９０ｎｍ以下の主波長を有するものとすることが好ましい。

赤色蛍光体としては、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＡＥ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋やＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋）などが用いられるが、特に限定されるものではない。赤色蛍光体の発光の主波長は６４０〜６６０ｎｍとすることが好ましい。この赤色蛍光体の配合割合は、黄色系蛍光体の主波長や配合割合により異なるが、例えば透明樹脂に対して０．８重量％以下で、２種類の黄色系蛍光体の合計量の１０．０重量％以上とすることが好ましい。

第２の色温度の発光部群１２は、装置基板４上に配置された複数個のＬＥＤチップ２と、これらＬＥＤチップ２を封止する第１の蛍光体層９と、第１の蛍光体層９上に配置されたシート状の第２の蛍光体層１０とを有する。第２の色温度は、２８５０〜３０００Ｋの電球色である。第１の蛍光体層９については上述したとおりである。

第２の蛍光体層１０は、第１の蛍光体層９の上端とほぼ面一になるように、リフレクタ３４の開口部に接着、ハーメチックシール、圧着等によって固定されている。また、第２の蛍光体層１０は、透明樹脂に第２の蛍光体を添加、混合した後、周知の方法（例えばドクタブレード法）でシート状に成形し加熱硬化することにより形成される。第２の蛍光体としては、特に限定されるものではないが、高演色性を維持する上で、５４０±２０ｎｍの主波長を有する黄色系蛍光体と赤色発光蛍光体の計２種類の蛍光体を使用することが好ましい。

黄色系蛍光体は、上述したとおりであるが、その主波長は５４０±２０ｎｍとすることが好ましい。赤色蛍光体は、主波長が６００〜６８０ｎｍであることが好ましく、その配合割合は、発光装置１からの発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜９５であるように調整される。

第２の蛍光体層１０の厚さ（シート厚）は、０．５ｍｍである。厚さが０．５ｍｍ未満であると、所望の光量を得るのに十分な量の蛍光体量を含有し難くなる。すなわち、所望の光量を得るのに十分な量の第２の蛍光体を配合させると、第２の蛍光体の粒間が狭くなり、ＬＥＤチップ２から放射される青色光が第２の蛍光体層１０を通過し難くなる。このため、ＬＥＤチップ２から放射される青色光と、この光で励起され発光する第２の蛍光体自体の発光とに基づく所望の光量が得られ難くなり、発光装置１の発光効率の低下を招く。一方、厚さが１．０ｍｍを越えると、ＬＥＤチップ２から放射される青色光が第２の蛍光体層１０の上部（第２の色温度の白色光放出側）まで届かず、第２の蛍光体を十分に励起し難くなり、所望の光量を得ることが困難になる。

電流供給手段は、第１および第２の色温度の発光部群１１，１２にそれぞれ独立して電流を供給するものであり、本実施形態では回路パターン３と２つの電源１３，１４から構成される。２つの電源１３，１４のうち、一方の電源１３は第１の色温度の発光部群１１に電流を供給し、他方の電源１４は第２の色温度の発光部群１２に電流を供給する。

回路パターン３は、装置基板４の長手方向に所定間隔ごとに点在して隣接するように２列ずつ形成され、第１の色温度の発光部群１１の各ＬＥＤチップ２と、第２の色温度の発光部群１２の各ＬＥＤチップ２とが、それぞれ独立して別々の電源に接続されるように配線されている。回路パターン３の一方の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｃが一体に連続して形成され、同様に回路パターン３の他方の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｄが一体に連続して形成されている。給電パターン部３ｃ，３ｄは電気絶縁層３１の長手方向の一端部に並べて設けられ、互いに離間して電気絶縁層３１により絶縁されている。これらの給電パターン部３ｃ，３ｄのそれぞれには、電源１３，１４に至る配線が個別に半田付け等で接続されている。

この回路パターン３間には各ＬＥＤチップ２が配置され、電気絶縁層３１の同一面上に接着されている。そして、各ＬＥＤチップ２の電極（不図示）と、ＬＥＤチップ２の両側に近接配置された回路パターン３とは、ボンディングワイヤ６で接続されている。さらに、回路パターン３の他端側に位置する端側回路パターン３ｂ同士も、ボンディングワイヤ６で接続されており、この実施形態では、第１の色温度の発光部群１１のＬＥＤチップ２と、第２の色温度の発光部群１２のＬＥＤチップ２は、それぞれ直列に接続されている。

電流制御手段は、２つの電源１３，１４から各発光部群１１，１２に供給される電流の比率を制御するものであり、本実施形態では、電流を制御する抵抗は、２つの電源１３，１４の内部に予め設けられており、各発光部群１１，１２に流れる電流を外部からコントロールするためのコントローラ１５が２つの電源１３，１４の間に設けられている。

このように第１の色温度の発光部群１１のＬＥＤチップ２に接続された配線系統と、第２の色温度の発光部群１２のＬＥＤチップ２に接続された配線系統とが、それぞれ独立して配置されているため、これら２系統の配線に流す電流をコントローラ１５で制御することで、各発光部群１１，１２に流れる電流値を所望の比率に制御することができる。

例えば、発光装置１全体に流す電流値を６０ｍＡとした場合に、第１の色温度の発光部群１１に流す電流を６０ｍＡとし、第２の色温度の発光部群１２に流す電流を０ｍＡとしておき、前者の電流を減らしながら後者の電流を増やしてゆけば、色温度を６７００Ｋから３０００Ｋまで順次下げてゆくことができる。この場合、色温度が３０００Ｋに近づくにつれて、装置１全体として発光効率が低下しやすくなるが、第２の色温度の発光部群１２のＬＥＤチップ２に流す電流の最大値を、第１の色温度の発光部群１１に流す電流の最大値の２倍になるように、コントローラ１５で制御することで、発光効率の低下を抑制することができる。

実施形態の発光装置１において、第１の色温度の発光部群１１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、第１の蛍光体層９に含有された第１の蛍光体でより長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ２から放射される青色光と第１の蛍光体の発光色との混色である、色温度６５００〜６７００Ｋの昼光色の白色光が放射される。

一方、第２の色温度の発光部群１２では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、第１の蛍光体層９に含有された第１の蛍光体でより長波長の光に変換される。さらに、ＬＥＤチップ２から放射され、第１の蛍光体層９を通過した青色光が、第１の蛍光体層９上に配置された第２の蛍光体層１０中の第２の蛍光体をより長波長の光に変換する。よって、ＬＥＤチップ２から放射される青色光と、第１の蛍光体層７に含有された第１の蛍光体の発光色と、第２の蛍光体層１０に含有された第２の蛍光体の発光色と、の混色である色温度２８５０〜３０００Ｋの電球色の白色光が放射される。

実施形態の発光装置１においては、第１の色温度の発光部群１１と、第２の色温度の発光部群１２とから、それぞれ色温度の異なる白色光が放射されるため、２つの電源１３，１４から各発光部群１１，１２に流れる電流をコントローラ１５で所望の比率に制御し、第２の蛍光体層１０の上に、光拡散部材３３を設けて各発光部群１１，１２から放射された色温度の異なる白色光を混色することで、発光装置１として色温度が６７００Ｋ〜３０００Ｋに変化する白色光が得られる。

また、目的の色温度を得るのに必要な赤色蛍光体の配合割合を従来に比べて低減することにより、Ｒａが８０〜９５の高演色性を実現することができる。

なお、本実施形態では、配線を制御した回路パターン３を２列ずつ基板上に形成し、この回路パターン３の配線系統にしたがって、第２の蛍光体層１０を配置したが（図１参照）、例えば、第２の蛍光体層１０は、図４に示すように１列おきに配置してもよいし、図５に示すように千鳥配置にしてもよい。この場合、回路パターン３は、第１の色温度の発光部群１１と、第２の色温度の発光部群１２とを、それぞれ独立して発光を制御できるように形成すればよい。

また、第２の蛍光体層１０は、シート状に成形したものを使用したが、蛍光体を混合した透明樹脂を例えばディスペンサで、第１の蛍光体層９上に塗布して形成することもできる。

また、装置基板４上に複数のＬＥＤチップ２を実装したチップオンボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤモジュールを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、フラットタイプＳＭＤ型のＬＥＤモジュールや、砲弾型（又は丸型）のＬＥＤモジュールに適用することもできる。

次に、本発明の実施例およびその評価結果について説明する。
実施例１，２
第１の黄色系蛍光体として主波長が５４０ｎｍのＹＡＧ蛍光体と、第２の黄色系蛍光体として主波長が５７０ｎｍのＹＡＧ蛍光体と、赤色蛍光体として主波長が６５０ｎｍの窒化物系赤色蛍光体を用意した。これら３種類の蛍光体を用い、図１の発光装置を以下に示すように作製した。

まず、各蛍光体をシリコーン樹脂中に、該樹脂に対して主波長５４０ｎｍのＹＡＧ蛍光体が２．０ｗｔ％、主波長５７０ｎｍのＹＡＧ蛍光体が８．０ｗｔ％、主波長６５０ｎｍの赤色蛍光体が０．８ｗｔ％となる配合割合で混合し、分散させた。そして、得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、ディスペンサで図１に示す発光装置１の開口径６０ｍｍのリフレクタ３４内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて、光路長１．０ｍｍの第１の蛍光体層９を形成し、第１の色温度の発光部群（色温度６７００Ｋ）１１を作製した。なお、光路長とは、青色発光のＬＥＤチップ２（主波長４６０ｎｍ、１６列配置、４直）の上面より光取り出し側の第１の蛍光体層９の厚さを意味する。

次に、各蛍光体をシリコーン樹脂中に表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた後、ドクターブレード法によりシート状に成形し、１５０℃で１時間加熱硬化させて光路長０．５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、幅１．５ｍｍの第２の蛍光体層７を、第１の蛍光体層９上の所定位置（図１参照）に固定して、第２の色温度の発光部群（色温度が３０００Ｋ）１２を形成した。

第１および第２の色温度の発光部群１１，１２を覆うように光拡散部材３３を配置して混色し、図１に示す発光装置１を作製した。

この発光装置１について、装置１全体に流す電流値が合計６０ｍＡとなる範囲で、第１の色温度の発光部群１１のＬＥＤチップ２と、第２の色温度の発光部群１２のＬＥＤチップ２とに、それぞれ電流を流し、各発光部群１１，１２に流す電流値を、実施例１は表２、実施例２は表３に示すように順次変化させた。このときの発光スペクトルを分光光度計（大塚電子社製、瞬間分光光度計ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定した。実施例１で得られた発光スペクトルを図６に、実施例２で得られた発光スペクトルを図７に示した。測定した発光スペクトルから、発光の色温度、ｄｕｖ（偏差）、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ１５を算出し、実施例１は表２、実施例２は表３に示した。

さらに、第２の色温度の発光部群１２に流す電流を表１、表２に示した電流値の１．５倍に増やして、実施例１は表３、実施例４は表４に示すように順次変化させた。このときの発光スペクトルも同様にして測定し、実施例１は図８、実施例２は図９に示した。測定した発光スペクトルから、発光の色温度、ｄｕｖ、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ１５を算出し、実施例１は表３、実施例２は表４に示した。

発光装置１の発光の色度を色度図で図１０に示す。

表２〜５から明らかなように、実施例１，２で得られた発光装置は、Ｒａが８０〜９５の高い演色性を維持するとともに、色温度を６０００Ｋ〜２６００Ｋの範囲で順次下げて変化させることができ、可変色照明として十分な範囲の色温度の白色光を得ることができる。

また、図８、図９の発光スペクトルから明らかなように、第２の色温度の発光部群１２に流す電流値を１．５倍に増やすことで、色温度３０００Ｋ付近における発光効率を３０％向上させることができ、色温度変化にともなう発光効率の低下を抑制することができる。

また、図１０の色度図から明らかなように、第２の蛍光体層１０として赤色蛍光体をシリコーン樹脂に対して２．５重量％配合した、実施例２の発光装置は、色温度６０００Ｋ〜２６００Ｋの範囲でｄｕｖの絶対値が実施例１と比べて小さくすることができ、上記色温度の範囲で黒体輻射に極めて近い、品位の高い発光色が得られる。

本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図１の要部拡大図である。 図２のＦ―Ｆ線断面図である。 図１に示す発光装置の一変形例を示す平面図である。 図１に示す発光装置の他の変形例を示す平面図である。 本発明の実施例１で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例２で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例１で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例２で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施例１，２で得られた発光装置の発光の色度を表す図である。

符号の説明

１…発光装置、２…ＬＥＤチップ、３…回路パターン、３ｃ，３ｄ…給電パターン部、４…装置基板、６…ボンディングワイヤ、９…第１の蛍光体層、１０…第２の蛍光体層、１１…第１の色温度の発光部群、１２…第２の色温度の発光部群、１３，１４…電源、１５…コントローラ、３１…電気絶縁層、３３…光拡散部材、３４…リフレクタ。

Claims (10)

1. 基材と；
   前記基材上に所定の配列パターンで配置され、それぞれ色温度の異なる白色光を発光する２つ以上の発光部群であり、前記基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、該発光素子を封止し前記青色光により励起されて発光する第１の蛍光体を含む第１の蛍光体層とを有し、第１の色温度の白色光を発光する発光部群と、前記基材上に配置された青色光を放射する複数の発光素子と、該発光素子を封止する前記第１の蛍光体層と、前記第１の蛍光体層上に配置され前記青色光により励起されて発光する第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層とを有し、前記第１の色温度よりも低い第２の色温度の白色光を発光する発光部群とを含む２つ以上の発光部群と；
   前記２つ以上の発光部群のそれぞれの群に独立して電流を供給する電流供給手段と；
   前記電流供給手段から前記各発光部群に供給される電流の比率を制御する電流制御手段と；
   を具備することを特徴とする発光装置。
2. 前記第２の蛍光体層が、シート状であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記２つ以上の発光部群が、前記第１の色温度と前記第２の色温度の間の第３の色温度の白色光を発光する第３の発光部群をさらに含むことを特徴とする請求項１また２に記載の発光装置。
4. 前記第１の色温度の発光部群は、色温度が６５００〜６７００Ｋの白色（昼光色）を発光することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記第２の色温度の発光部群は、色温度が２８５０〜３０００Ｋの白色（電球色）を発光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第１の蛍光体は、前記青色光により励起されて黄色ないし橙色の光を発光する主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体とであることを請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記２種類の黄色系蛍光体が、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の黄色系蛍光体と、前記第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体をそれぞれ有していることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 前記第２の蛍光体は、前記青色光により励起されて黄色ないし橙色の光を発光し５４０±２０ｎｍの主波長を有する黄色系蛍光体と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体とを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 発光装置の平均演色評価数Ｒａが、８０〜９５であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記電流制御手段は、前記第２の色温度の発光部群に流す電流の最大値が、前記第１の色温度の発光部群に流す電流の最大値の２倍になるように制御されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置。

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