JP2005108700A

JP2005108700A - 光源

Info

Publication number: JP2005108700A
Application number: JP2003342135A
Authority: JP
Inventors: Iwatomo Moriyama; 厳與森山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】グローブ内面に形成された蛍光体層の長寿命化を図った光源を提供する。
【解決手段】光源１は、基板６に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオード２と、前記配光曲線と略相似する外形形状に形成されているとともに、内面に発光ダイオード２に対向させて蛍光体層７が形成され、気密に封止された透光性のグローブ３と、一端側４ａに気密に装着された口金８を有し、他端側４ｂに前記基板６を取着し、かつグローブ３を気密に取り付けているカバー４と、カバー４内に収容され、口金８を介する給電によって発光ダイオード２を点灯させる点灯回路５とを具備し、グローブ３内に１気圧未満で希ガスが封入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、グローブの内面に蛍光体層を形成している光源に関する。

複数の赤、緑、青の３原色のＬＥＤを光源とし、グローブ内面に蛍光体膜を形成した光源が提供されている(例えば、特許文献１参照。)。この光源は、３原色の光出力の割合を制御し、さらに蛍光体膜で混色して、３原色の光の割合に応じた特定の色相の光を放射するものである。そして、利点として、グローブ内にガスを封入していないので、従来のどの光源よりも保守がしやすいと記載されている。

ところで、近年、紫外光〜青色光を発光する発光ダイオードと、この青色光により励起される蛍光体の光を混色して白色光を放射するＬＥＤ照明器具が広く実用化されており、例えば電球形ＬＥＤランプへの応用も期待されている。
特開２００３−５１２０９号公報（第３頁、第２図）

特許文献１は、グローブ内の気密性が保たれることはないので、蛍光体膜の湿気の吸湿などにより、蛍光体膜がグローブ内面から剥がれやすいという欠点を有する。

また、紫外光〜青色光を発光する発光ダイオードを用いた例えば電球形ＬＥＤランプは、紫外光による蛍光体膜の劣化が発光ダイオードの点灯によるグローブ内の高温状態によって加速されるという問題があった。これらにより、電球形ＬＥＤランプは、短寿命化されているという問題があった。

本発明は、グローブ内面に形成された蛍光体層の長寿命化を図った光源を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光源の発明は、基板に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオードと；内面に発光ダイオードに対向させて蛍光体層が形成されているとともに、気密に封止された透光性のグローブと；グローブ内に１気圧未満で封入された希ガスと；を具備していることを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

発光ダイオードを配設している基板は、アルミニウムなどの金属板であってもよく、ガラスエポキシ材などの樹脂であってもよい。

グローブは、プラスチック樹脂、ガラスおよび陶器などにより形成されたものを包含する。

１気圧未満に希ガスを封入していると、大気圧（１気圧）のときよりもグローブ内の分子数は減少している。グローブ内の分子は、発光ダイオードの点灯による熱により、熱運動（分子運動）が激しくなる。そして、分子数が多いほど分子の衝突頻度が高くなるので、グローブ内は高温となる。したがって、グローブ内の分子数が低いほど、すなわち気圧が低いほど、グローブ内の温度上昇が低減される。

また、グローブ内に希ガスが封入されることにより、蛍光体膜やＬＥＤなどの酸化が防止される。

本発明によれば、グローブが気密に封止され、グローブ内に希ガスが１気圧未満で封入されているので、蛍光体層が湿気を吸湿することがなく、発光ダイオードの点灯時、グローブ内の温度が低減される。したがって、蛍光体層の剥がれが発生せず、また、蛍光体層の紫外光による劣化の温度加速が軽減されるので、光源が長寿命化される。

請求項２に記載の光源の発明は、基板に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオードと；前記配光曲線と略相似する外形形状に形成されているとともに、内面に発光ダイオードに対向させて蛍光体層が形成され、気密に封止された透光性のグローブと；一端側に気密に装着された口金を有し、他端側に前記基板を取着し、かつグローブを気密に取り付けているカバーと；カバー内に収容され、口金を介する給電によって発光ダイオードを点灯させる点灯回路と；グローブ内に１気圧未満で封入された希ガスと；を具備していることを特徴とする。

点灯回路は、ＡＣ−ＤＣ変換回路や電圧調整回路などを具備して構成されている。

本発明によれば、口金およびグローブがカバーに気密に取り付けられ、グローブ内に希ガスが１気圧未満で封入されているので、蛍光体層が湿気を吸湿することがなく、発光ダイオードの点灯時、グローブ内の温度が低減される。したがって、蛍光体層の剥がれが発生せず、また、蛍光体層の紫外光による劣化の温度加速が軽減されるので、光源が長寿命化される。

請求項３に記載の光源の発明は、請求項１または２記載の光源において、蛍光体層は、それぞれ発光ダイオードからの光により３８０〜５００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第１の蛍光体、５００〜６００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第２の蛍光体および６００〜７８０ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第３の蛍光体を有してなることを特徴とする。

本発明によれば、第１〜第３の蛍光体からそれぞれ青色光、緑色光および赤色光が放射され、これらが混色して白色光となりグローブから外部に放射される。したがって、白色光の光源が提供される。

請求項１の発明によれば、グローブが気密に封止され、グローブ内に希ガスを１気圧未満で封入されているので、グローブ内面に形成された蛍光体層の剥離が防止され、紫外光による劣化の温度加速が軽減されることになり、蛍光体層の長寿命化すなわち光源を長寿命化することができる。

請求項２の発明によれば、口金およびグローブがカバーに気密に取り付けられ、グローブ内に希ガスを１気圧未満で封入しているので、グローブ内面に形成された蛍光体層の剥離が防止され、紫外光による劣化の温度加速が軽減されることになり、蛍光体層の長寿命化すなわち光源を長寿命化することができる。

請求項３の発明によれば、第１〜第３の蛍光体からのそれぞれ光の混色により白色光が得られるので、白色光を放射する光源を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す電球形ＬＥＤランプの一部切り欠き側面図である。光源としての電球形ＬＥＤランプ１は、発光ダイオード２、グローブ３、カバー４および点灯回路５を有して構成されている。

発光ダイオード２は、均等拡散（ランバーシャン）の配光曲線を有する構造に形成されたものであり、例えばガラスエポキシ材からなる基板６の中央部に配設されている。そして、発光ダイオード２は、ＧａＮ系の半導体発光素子を備え、主波長４００〜５００ｎｍの光（青色）を発光するものである。

グローブ３は、透光性のガラスからなり、均等拡散の配光曲線と略相似する外形形状の略球形に形成されている。そして、内面には、ほぼ全域にわたり、蛍光体層７が形成されている。なお、図１において、蛍光体層７は、厚さが視認しやすくするために拡大して表している。

蛍光体層７は、それぞれ発光ダイオード２からの主波長４００〜５００ｎｍの光（青色）により励起され、３８０〜５００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第１の蛍光体、５００〜６００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第２の蛍光体および６００〜７８０ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第３の蛍光体を混合している。例えば、第１の蛍光体は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、第２の蛍光体は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、第３の蛍光体は、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕである。図２に、これらの蛍光体の発光スペクトルを示す。

カバー４は、例えばセラミックスからなり、一端側４ａおよび他端側４ｂにそれぞれ開口を有する略円筒状に形成されている。そして、一端側４ａに口金８を気密に装着し、他端側４ｂの内壁に基板６を接着材などで取着しているとともに、グローブ３を気密に取り付けている。ここで、グローブ３は、均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオード２の放射光がグローブ３上に投影されるように配設されている。これにより、グローブ３から略均等拡散の放射光が外部へ出射される。また、カバー４と口金８およびカバー４とグローブ３を気密にするために、これらは、フリットガラスなどを用いて接着している。

点灯回路５は、回路基板９に実装された回路部品により構成され、この回路基板９がカバー４の内壁に接着材などにより固着されている。すなわち、点灯回路５は、カバー４内に収容されている。そして、回路基板９から一対の電源線（図示しない。）が導出され、この電源線は、口金８の先端部８ａや螺合部８ｂにそれぞれ接続されている。また、回路基板９から一対のランプ線（図示しない。）が導出され、このランプ線は、基板６を介して発光ダイオード２に電気的に接続されている。そして、点灯回路５は、ＡＣ−ＤＣ変換回路やＤＣ電圧調整回路などに形成されており、口金８を介する給電によって発光ダイオード２を点灯（発光）させるように構成されている。

そして、グローブ３内には、アルゴン（Ａｒ）などの希ガスが１気圧未満で封入されている。すなわち、口金８の先端部８ａが溶封される前には、孔が空いている。まず、この孔からグローブ３（電球ＬＥＤランプ１）内に窒素（Ｎ_２）ガスが封入されて、酸素（Ｏ_２）などとの置換が行われる。そして、孔からグローブ３内の排気を行った後、グローブ３内にアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを封入する。そして、再び孔から排気を行って、グローブ３内を１気圧未満にした後、口金８の先端部８ａが溶封されている。

次に、本発明の一実施の形態の電球形ＬＥＤランプの作用について述べる。

口金８が給電されると、点灯回路５により発光ダイオード２が点灯する。発光ダイオード２から主波長４００〜５００ｎｍの光（青色）が放射され、グローブ３の内面に形成された蛍光体層７を照射する。そして、発光ダイオード２からの光により、第１〜第３の蛍光体がそれぞれ励起される。そして、図２に示すように、第１の蛍光体は、３８０〜５００ｎｍにピーク波長を有する光（青色）を発光し、第２の蛍光体は、５００〜６００ｎｍにピーク波長を有する光（緑色）を発光し、第３の蛍光体は、６００〜７８０ｎｍにピーク波長を有する光（赤色）を発光する。そして、これらの光が混色されることにより、白色光となってグローブ３の外面から略均等放射される。

ところで、発光ダイオード２からは、強度は低いが、紫外光が放射されている。紫外光は、蛍光体層７を劣化させるように作用する。蛍光体層７が劣化すると、第１〜３第の蛍光体から放射される光の減少や色光が変化するなどの不具合が生じるようになる。そして、紫外光による蛍光体層７の劣化は、温度が高いほど促進される。

ここで、グローブ３内は、１気圧未満に希ガスが封入され、グローブ３内の分子運動による温度上昇が抑制されるようにしている。すなわち、発光ダイオード２の点灯に伴うグローブ３内の温度上昇が低減されている。したがって、蛍光体層７の紫外光による劣化の温度加速が軽減されるようになり、蛍光体層７が長寿命化される。

また、グローブ３内は、窒素（Ｎ_２）置換された後、気密に希ガスが封入されているので、湿気がない状態である。したがって、蛍光体層７が湿気を吸湿することがないので、蛍光体層７の剥離が防止される。

上述したように、グローブ３の内面に形成された蛍光体層７の剥離が発生することがなく、また、紫外光による蛍光体層７の劣化の温度加速が軽減されているので、光源としての電球形ＬＥＤランプ１は長寿命化される。
なお、蛍光体層７は、第１〜第３の蛍光体を積層させて形成してもよい。また、蛍光体層７の蛍光体の組成や発光ダイオード２の放射光を異ならせて、白色光と異なる色光を放射するようにしてもよい。

また、一実施の形態の光源として、電球形ＬＥＤランプ１に基づいて説明したが、本発明の光源は、基板６に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオード２と、内面に発光ダイオード２に対向させて蛍光体層７が形成されているとともに、気密に封止された透光性のグローブと、グローブ内に１気圧未満で封入された希ガスとを具備するように構成されていれば、上述した作用、効果が得られるものである。

本発明の一実施の形態を示す電球形ＬＥＤランプの一部切り欠き概略側面図。同じく、蛍光体層を形成する蛍光体の発光スペクトル図。

符号の説明

１…光源としての電球形ＬＥＤランプ
２…発光ダイオード
３…グローブ
４…カバー
５…点灯回路

Claims

基板に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオードと；
内面に発光ダイオードに対向させて蛍光体層が形成されているとともに、気密に封止された透光性のグローブと；
グローブ内に１気圧未満で封入された希ガスと；
を具備していることを特徴とする光源。
基板に配設された均等拡散の配光曲線を有する発光ダイオードと；
前記配光曲線と略相似する外形形状に形成されているとともに、内面に発光ダイオードに対向させて蛍光体層が形成され、気密に封止された透光性のグローブと；
一端側に気密に装着された口金を有し、他端側に前記基板を取着し、かつグローブを気密に取り付けているカバーと；
カバー内に収容され、口金を介する給電によって発光ダイオードを点灯させる点灯回路と；
グローブ内に１気圧未満で封入された希ガスと；
を具備していることを特徴とする光源。
蛍光体層は、それぞれ発光ダイオードからの光により３８０〜５００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第１の蛍光体、５００〜６００ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第２の蛍光体および６００〜７８０ｎｍにピーク波長を有する光を発光する第３の蛍光体を有してなることを特徴とする請求項１または２記載の光源。