JP2009099525A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短波長ＬＥＤチップから放出された光を蛍光体で波長変換して外部へ放出する新規構成の照明装置を提案する。
【解決手段】光軸方向を向いた傘状の第１の反射板と該第１の反射板１０に対向するブロック状の第２の反射板２０と、第１の反射板１０に固定された半導体発光素子３と、を備え、半導体発光素子３から放出された光は、前記第２の反射板２０で前記第１の反射板１０側へ反射され、更に該第１の反射板２０で光軸方向へ反射されるとともに、第１の反射板１０に形成された蛍光体層１０１で波長変換される
【選択図】 図１

Description

本発明は照明装置に関する。

発光ダイオード等の半導体発光素子を光源として、当該半導体発光素子から放出された光を蛍光体で波長変換して外部へ放出する構成の照明装置が提案されている。例えば特許文献１には、青色系ＬＥＤチップを光源としてその封止部材の光出射領域にＹＡＧ等の黄色系蛍光体を高密度に充填し、もって白色系の光を外部へ放出する構成の照明装置が開示されている。
本発明に関連する技術を開示する文献として、特許文献２及び特許文献３を参照されたい。

特開２００７−０５９３７８号公報 特開２００５−３５３６４９号公報 実用新案登録第３１２９２３６号公報

昨今の照明装置にはより高い光出力が求められている。しかしながら、特許文献１に記載の照明装置では、下記理由により、高出力が阻害されまた耐久性の点で課題がある。
一つの理由として、短波長光を放出するＬＥＤチップを樹脂製の封止部材で被覆すると、ＬＥＤチップからの短波長光により封止部材自体が黄変し、出力低下・耐久性低下の原因となる。ここに樹脂製の封止部材を採用するのは、その中に蛍光体を分散可能であり、その取扱いが容易であるからである。
他の理由として、ＬＥＤチップの光出射側に蛍光体を高密度に配置すると、蛍光体の粒子自体が光を遮蔽し、外部への光取出し効率を低減するおそれがある。これは、蛍光体をＬＥＤチップに近づければ近づける程問題になり、特に、ＬＥＤチップの出力を高くすると蛍光体自体による光遮蔽の影響が大きくなる。

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきた結果、下記構成の本発明に想到した。即ち、
反射面に蛍光体層が形成されている第１の反射板と、
該第１の反射板へ光を照射する半導体発光素子と、を備え、
前記半導体発光素子からの光は前記第１の反射板の反射面で反射されるとともに、前記蛍光体層で波長変換される、ことを特徴とする照明装置。

このように構成された照明装置によれば、半導体発光素子から離れた位置に蛍光体層が形成されるので、蛍光体が高温にならず、蛍光体の量子効果が低下することがない。また、蛍光体粒子の密度が小さくできるため、半導体発光素子からの光や蛍光体から放出された光が蛍光体の粒子により遮蔽されることはない。よって、高い光取出し効率を確保できる。
また、蛍光体を半導体発光素子の光出射側近傍に充填する必要がないので、半導体発光素子を封止材のない状態で設置できる。また、ガラス材で被覆することもできる。ガラス材は短波長光にも安定であり黄変することがないので、照明装置として高い出力を長期間、安定して確保できる。

この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面の照明装置において、前記第１の反射板は前記照明装置の光軸方向に向いており、
該第１の反射板に対向する第２の反射板が更に供えられ、
前記半導体発光素子は前記第２の反射板に対向配置され、
前記半導体発光素子から放出された光は、前記第２の反射板で前記第１の反射板側へ反射され、更に該第１の反射板で前記光軸方向へ反射されるとともに、前記第１の反射板に形成された蛍光体層で波長変換される、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
このように規定される第１の局面の照明装置によれば、第２の反射板を供えることにより、半導体発光素子と第１の反射板の蛍光体層との間に距離を確保できる。それとともに、半導体発光素子と第１の反射板とをコンパクトな構成として一体化可能となる。

この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第２の局面の照明装置において、前記第１の反射板の中央部分は熱伝導率の高い材料からなるベース部材で形成されて、該ベース部材に前記半導体発光素子がマウントされている。
このように規定される第３の局面の照明装置によれば、熱伝導率の高いベース部材に半導体発光素子をマウントしたので、半導体発光素子の出力が大きくなってもこれから充分に熱引きすることができる。よって、高出力の半導体発光素子を安定して発光させることができる。
また、ベース部材と第１の反射板とが一体となっているので、半導体発光装置から発生する熱がベース部材から第１の反射板に伝達される結果として、ベース部材と第１の反射板の全体から空気中へ放熱されることとなる。従って、放熱性が非常に良好となり、高出力・高信頼な照明装置が実現できる。特に、第１の反射板の中央部分にベース部材を配置することにより、ベース部材及び第１の反射板からの放熱が偏在することを防止でき、放熱効率が最良となる。
放熱効率が向上した結果として、第１の反射板に形成される蛍光体層の蛍光体温度を低くすることが可能になる、これにより、蛍光体が効率よく蛍光作用を奏することができる。また、第１の反射板に形成される蛍光体層は蛍光体の粒子密度を低くすることができるため、外部への光取出し効率の高い、高出力の照明装置が実現できる。

この発明の第４の局面は次のように規定される。即ち、
第３の局面の照明装置において、前記ベース部材から前記第２の反射板が立設されている。
第２の反射板は第１の反射板へ対向しているので、第２の反射板が対向する部分において第１の反射板は遮蔽され、反射面として機能しない。従って、第２の反射板に対向する部分をベース部材として、かつこのベース部材から第２の反射板を立設させることにより、第１の反射板の有効反射面を可及的に広く取ることができる。

この発明の第５の局面は次のように規定される。即ち、
第４の局面の照明装置において、前記半導体発光素子は前記ベース部材と前記第２の反射板との間に配置される。
このように規定される第４の局面の照明装置によれば、半導体発光素子が第２の反射板とベース部材との間に挟まれる。これにより、半導体発光素子から放射される光が直接外部へ漏れ出ることを防止し易くなる。短波長光はエネルギーが高いのでその外部漏出を確実に防止することが好ましい。

この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、
第１〜第５の局面の照明装置において、前記第１の反射板には第１の蛍光体層と第２の蛍光体層が形成され、前記半導体発光素子の点灯時に前記第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とが異なる色で蛍光する。
ここにおいて、第１の反射板へ第１及び第２の蛍光体層を区画して形成したときにも、各蛍光体層から放出される光は混合されて、第１の反射板としてみたときは全体で所望の発光色になることが好ましい。そのためには、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層の幅を狭くして、各層から放出された光の混合を促進する。
また、第１の蛍光体層及び第２の蛍光体層をそれぞれ第１の蛍光体材料と第２の蛍光体材料との混合材料製とし、両者の混合比に変化を持たせることで、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とを区画するようにしてもよい。これにより、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との区画はいわゆるボヤケタ状態となるが、各蛍光体から放出される光の混合は促進される。
以上、２種類の蛍光体材料を用いる例を説明してきたが、３種類以上の蛍光体層を形成できることはいうまでもない。
また、各蛍光体層の形状は任意に設計することができ、例えば、各蛍光体層で文字、図形、シンボル、その他の模様等を形作ることができる。

この発明の第７の局面は次のように規定される。即ち、
第１〜第６の局面で規定される照明装置において、前記半導体発光素子から放出された光であって、前記第２の反射板から外れた光の全部が前記第１の反射板で光軸方向へ反射される。
このように規定される第６の局面の照明装置によれば、半導体発光素子から放出された光の全てが第１の反射板に捕捉され、そこで波長変化されて外部へ反射される。その結果、発光効率が向上する。また、半導体発光素子から放出される光が化学作用の強い短波長光である場合に、当該短波長光の漏洩を防止できる。

この発明の第８の局面は次のように規定される。即ち、
第１〜第６の局面で規定される照明装置において、前記第１の反射板の周縁が、前記半導体発光素子と前記第２の反射板の周縁との仮想延長線上に位置する。
このように規定される第８の局面の照明装置によれば、半導体発光素子から放出された光の全てが第１の反射板に捕捉されることとなり、第７の局面と同様の作用、効果を奏する。

この発明の第９の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面で規定される照明装置において、前記第１の反射板に対して前記半導体発光素子は離隔して別体で配置され、前記半導体発光素子から前記第１の反射板へ向けて放出される光の軸と前記第１の反射板で反射される光の軸とが異なる向きである。
このように規定される第９の局面の照明装置によれば、第１の局面で規定される照明装置と同様の作用が得られるとともに、半導体発光素子と第１の反射板とを別体としてので、照明装置の設計自由度が向上する。

この発明の第１０の局面は次のように規定される。即ち、
第９の局面で規定される照明装置において、前記第１の反射板は凹面鏡であり、前記半導体発光素子の光はレンズ部を介して前記第１の反射板のみへ照射される。
このように規定される第１０の局面の照明装置によれば、半導体発光素子からの光は全て第１の反射板へ照射されて、反射ないし波長変換されるので、半導体発光素子からの光の利用効率が最大となる。また、半導体発光素子からの光の外部に対する影響を未然に防止できる。

この発明の第１１の局面は次のように規定される。即ち、
第１０の局面で規定される照明装置において、前記半導体発光素子を中心として前記凹面鏡がその周囲に、連続的に又は間欠的に配置される。
このように規定される照明装置は凹面鏡形状の第１の反射板を半導体発光素子の周囲に配置する構成をとるため、広い範囲の照明に適したものとなる。

以下、この発明の実施の形態につき図例を参照しながら説明をする。
図１は実施の形態の照明装置１の側面図であり、図２は図１に於けるII-II線断面図である。
この照明装置１は短波長系のＬＥＤチップ３，傘１０，反射ブロック２０を備えてなる。
半導体発光素子としてのＬＥＤチップ３の種類は特に限定されるものではなく、任意の構成のものを採用することができる。例えば、III族窒化物系化合物半導体層を備えるＬＥＤチップを用いることができる。III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_１−ｘＮ及びＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。ＬＥＤの素子機能部分は上記２元系若しくは３元系のIII族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
III族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成することができる。
III族窒化物系化合物半導体層を成長させる基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体層を成長させられるものであれば特に限定されないが、例えば、サファイア、窒化ガリウム、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の材料として挙げることができる。中でも、サファイア基板を用いることが好ましい。

ＬＥＤチップ３の発光色は目的に応じて適宜選択される。例えば、発光波長４００ｎｍ以下の短波長光、青色、緑色等、所望の発光色に応じて選択される。白色光を放出する照明装置を構成する場合には、短波長光若しくは青色光を放射するＬＥＤチップ３を好適に用いることができる。
ＬＥＤチップ３を複数個用いることもできる。その場合には、同種類のＬＥＤチップを組み合わせることはもちろんのこと、異なる種類のＬＥＤチップを複数組み合わせても良い。

ＬＥＤチップ３はモールド材のないベアチップの状態で設置されている。この際、ＬＥＤチップ表面には、チップ内部からの光取出し効率を向上させるために、微細な凹凸形状を設けることが好ましい。また、光取出し効率を向上させるためには誘電体多層膜やフォトニック結晶構造等の光学設計をチップ表面に施してもよい。また、ＬＥＤチップ３を光学的に安定なガラス材でモールドすることもできる。ガラス材の表面に微細な凹凸を設けることが好ましい。これによりガラス材から空気中への光取出し効率を向上させることができる。また、ＬＥＤチップ３からの光を分散し、反射ブロック２０ひいては傘１０の反射面１５の全域へＬＥＤチップ３からの光を行き渡らせることができる。
ＬＥＤチップのモールド材料がないため、若しくはモールド材がガラスであるため、従来問題となるモールド材の劣化による着色によって発光装置の光出力の経時劣化が生じず、非常に高寿命の発光装置が実現できる。また、反射面に蛍光体を分散させた樹脂層をコーティングした場合にも、光は反射面全体に分散しているため、光強度としては小さく、樹脂の劣化は殆ど起こらない。この際の封止樹脂としては高耐光性・高耐熱性を有するシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

第１の反射板としての傘１０は円盤形のベース部材１１と該ベース部材１１の外周に連続する反射部材１４とを備えてなる。
ベース部材１１は鋼材その他の金属板を用いて形成することが好ましい。熱伝導率の高い金属材料を使用することにより、ベース部材１１にマウントされるＬＥＤチップ３の発光に伴う熱を外部へ放出し、ＬＥＤチップ３に高い出力を確保するためである。ベース部材にはＬＥＤチップ３を駆動するための電源回路及び制御回路を配設することもできる。

反射部材１４は、球の外周面の一部切り取った形状であり、図３（Ａ）に示すように、合成樹脂材料を基板１２１としてその下面に金属反射層１２３が積層されている。白色基板や金属基板を用いるときは基板自体を（即ち、何ら金属反射層を形成することなく）、反射面とすることができる。
反射部材１４及びベース部材１１の形状、即ち傘１０の形状は照明装置の目的・用途に応じて任意に設計することができる。また、反射部材１４の基板としてベース部材１１の基板を一体とすることもできる。ベース部材１１と反射部材１４とを別体とすることもできる。

反射部材１４の反射面１５には、図３に示すように、蛍光体の層が縞状に塗布されている。Ｂ層はＬＥＤチップ３からの短波長光を受けて青色に蛍光し、Ｙ層は同じくＬＥＤチップ３からの短波長光を受けて黄色に蛍光し、Ｒ層はＬＥＤチップ３からの短波長光を受けて赤色に蛍光する。従って、ＬＥＤチップ３がオンのとき、反射面１５を見るとそれぞれの蛍光体層の色が区画して視認できる。各蛍光体層の幅を小さくすることにより、各蛍光層から放出された光が混合されて、照明装置１全体としては白色光を放出することとなる。各蛍光体層の幅は任意に設定することができるが、一般家庭の天井に取付ける照明器具の場合は、１〜５０ｍｍ程に設定することが好ましい。あまり幅を大きくしすぎると、被照射体が特定の蛍光色に照らされることとなり好ましくない。要するに、照明装置と被照射体との距離に応じて各蛍光体層から放出された光が一様に混合されるように、任意に設定することができる。
ＬＥＤチップ３がオフのときは、即ち、自然光下では各半導体層は白色であり、反射面１５も全体として白色となる。
勿論、各蛍光体層（Ｂ層、Ｙ層及びＲ層）の蛍光材料を均一に混合してもよい。その場合は、反射層１５はＬＥＤチップ３のオン・オフにかかわらず、白色となる。
この実施例では、蛍光体の使用を削減するため、支柱２２の影になる部分１６には蛍光体を積層させていない。

上記Ｂ層を形成する青色系蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７；Ｅｕ^２＋, (Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ)_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_３；Ｅｕ^２＋, シリケート系蛍光体等を挙げることができる。
またＹ層を形成する黄色系蛍光体として、一般式（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋で表される蛍光体を好適に用いることができる。かかる蛍光体は、短波長光の光を黄色ないし黄緑色系の光に効率よく変換する。また、ＬＥＤチップに青色系発光素子を用いる場合は、一般式Ｙ_３−ｘＧｄ_ｘＡｌ_５−ｙＧａ_ｙＯ_１２：Ｃｅ（０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦５）で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を好適に用いることができる。上記一般式において、イットリウム（Ｙ）の一部又は全部をＬｕ又はＬａに置換したものを用いることもでき、また、アルミニウム（Ａｌ）の一部又は全部をＩｎ又はＳｃに置換したものを用いることもできる。
黄色系蛍光体として、（Ｃａ_０．４９Ｍｇ_０．５０）_３（Ｓｃ_０．７５Ｙ_０．２５）_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ_０．９９）_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ_０．４９Ｍｇ_０．５０）_３（Ｓｃ_０．５０Ｙ_０．５０）_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ_０．４９Ｍｇ_０．５０）_３（Ｓｃ_０．５０Ｌｕ_０．５０）_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋、Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋（オルトケイ酸塩）等を用いることもできる。

Ｒ層を形成する赤色系蛍光体としては例えば、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、（Ｙ，Ｌａ）Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｅｕ、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｅｕ、ＳｒＹ_２Ｓ_４：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，Ｂｉ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ，Ｂｉ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＣａＬａ_２Ｓ_４：Ｃｅ等を採用することができる。
その他、緑色系蛍光体としては例えば、（Ｙ，Ｃｅ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、Ｂａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）_２Ｓ_４：Ｅｕ、ＢａＳｉＯ_４：Ｅｕ、ＹＢＯ_３：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃａ，Ｓｒ）_ｐ／２Ｓｉ_{１２−ｐ−ｑ}Ａｌ_ｐ＋ｑＯ_１−ｑＮ：Ｃｅ、Ｃａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２：Ｅｕ、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ、（Ｃａ_０．９９）_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ_０．４９Ｚｎ_０．５０）_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_{１２．０１５}：Ｃｅ^３＋等を採用することができる。
以上は短波長光若しくは青色系光源に対して好ましい蛍光体の例を示しているが、ＬＥＤチップの発光色（発光波長）応じて蛍光体は適宜選択される。
反射面１５の表面に、ＬＥＤチップからの光によって励起される光触媒層を形成してもよい。このように光触媒層を形成することにより、ＬＥＤチップからの光を受けて光触媒層の表面には活性なホールが発生するので、反射面１５の表面が汚れるのを防止することができる。また、空気中の臭い成分を分解することもできるので、空気清浄器の機能を併せ持たせることが可能になる。このような光触媒としてはＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２−ＸＮ_Ｘ等が挙げられる。

第２の反射板としての反射ブロック２０は支柱２２により、傘１０のベース部材１１へ連結されている。ベース部材１１に対して立設することにより、反射面１５の面積をできる限り広くとることができる。
反射ブロック２０の上面（ＬＥＤチップ対向面）には段差が形成されている。これにより、ＬＥＤチップ３からの光を均等に傘１０の反射面１５へ分配する。反射ブロック２０の上面形状を曲面形状としてもよい。反射ブロック２０の上面形状は、ＬＥＤチップからの光を、反射面１５へ均等に分配できるよう設計される。
この反射ブロック２０は樹脂製の基体部の表面へアルミ層を蒸着することにより形成される。反射ブロック２０をアルミブロックで構成することも可能である。

このように構成された照明装置１によれば、ＬＥＤチップ３がオンとなると、このＬＥＤチップ３から短波長系の光が放出される。放出された光は反射ブロック２０で反射されて傘１０の反射面１５へ到達する。このとき、ＬＥＤチップ３から放出された光の全部が反射ブロック２０で反射され、外部へその直接光が漏れないようにすることが好ましい。
反射面１５へ到達した短波長光は、各蛍光体層を独自の色に発光させる。これにより、図３に示すとおり各蛍光体層が区画された状態で視認可能となる。

図４及び図５は、他の実施の形態の照明装置１０１を示す。なお、前の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この照明装置１０１では、ベース部材１１の中央（即ち、傘１０の中央）から１本の支柱１２２で反射ブロック１２０が連結され、この支柱１２２の周囲にＬＥＤチップ１０３が均等な間隔で配置されている。
かかる構成の照明装置１０１によれば、図１の構成と比べて、支柱の数が削減され、その結果、反射面１５の全域へＬＥＤチップ３からの光を均等に供給することができる。これにより、反射面１５でのひかりムラを無くすることができる。

図６の例では、Ｂ層、Ｙ層及びＲ層（図３参照）を構成する各蛍光体材料を均等に混合体したもので反射面１５の無地部分を形成し、文字（ＴＧ）の部分はＲ層を構成する蛍光体材料の混合比を大きくしている。これにより、ＬＥＤチップ３がオンのとき、反射面１５にＴＧの文字がうっすら赤く浮き上がり、独特な意匠を表現する。

図７は他の実施の形態の照明装置２０１の構成を示す断面図であり、図８は同じく照明装置２０１を光軸方向から（図で下方から）見た図である。
図中において符号２０３はＬＥＤチップ、符号２１０は第１の反射板としての傘、符号２２０は第２の反射板としての反射ブロックである。この実施例では傘２１０及び反射ブロック２２０は光軸方向からみたとき円形な部材である。
ＬＥＤチップ２０３には前の実施例と同様に短波長ＬＥＤが採用され、ベース部材２１１にマウントされている。傘２１０の反射部材２１４の反射面２１５には短波長ＬＥＤに対応する蛍光体の層が形成されている。
反射ブロック２２０はその中心より延出した支柱２２２によりベース部材２１１の中心へ連結されている。
この支柱２２２の周囲にＬＥＤチップ２０３が均等な間隔をとって配置されている。その結果、傘２１０、反射ブロック２２０とＬＥＤチップ配列の各中心が一致している。

またこの実施例では、傘２１０の周縁が、ＬＥＤチップ２０３と反射ブロック２２０の周縁との仮想延長線上に位置している。これにより、ＬＥＤチップ２０３から放出された光のうち反射ブロック２２０から外れたものの全部が傘２１０の反射面２１５に捕捉されて光軸方向へ反射される。傘２１０は、ＬＥＤチップ２０３と反射ブロック２２０の周縁との仮想延長線と交差して、更に外側へ延設されていてもよい。
ＬＥＤチップ２０３から放出された光において反射ブロック２２０で反射されたものは傘２１０の反射面２１５へ向かい、当該反射面２１５で再反射される。
このように構成された反射装置２０１によればＬＥＤチップ２０３から放出された短波長光の全てが反射面２１５へ到達し蛍光体層で波長変換される。従って、短波長光の漏洩を確実に防止できるとともに、発光効率が向上する。
例えば、照明装置２０１を下記のように仕様設計したとき、
（１）ＬＥＤチップ２０３
個数：６個、投入電流：７００ｍＡ、投入電力：３Ｗ／ＬＥＤチップ
（２）傘２１０
外径寸法（直径）：１００ｍｍ、ベース部材２１１の外径寸法（直径）：１４．２８６ｍｍ、反射面１５の面積：７２１３ｍｍ^２
発光効率は７０ｌｍ／Ｗ、光量は１２６０ｌｍとなる。
この実施例では蛍光体が反射面２１５に広く分散されているので、蛍光体の粒子密度が非常に小さく、蛍光体自体による光の遮蔽は殆ど無視できる。したがって、ＬＥＤチップからの光が効率よく波長変換されて外部へ取り出される。
本発明者らの検討によれば、ＬＥＤチップの周囲に蛍光体を集中させる従来タイプの光源を使用する照明装置に比べて、上記仕様の照明装置ではその光取出し効率が約１．４倍となる。

図９は他の実施の形態の照明装置３０１の構成を示す断面図であり、図１０は同じく照明装置３０１を光軸方向から（図で下方から）見た図である。
図中において符号３０３はＬＥＤチップ、符号３１０は第１の反射板としての傘、符号３２０は第２の反射板としての反射ブロックである。この実施例では、傘３１０は縦長な部材であり、これに対応して反射ブロック３２０も縦長な部材となる。
ＬＥＤチップ３０３は前の実施例と同様に短波長ＬＥＤが採用され、ベース部材３１１にマウントされている。傘３１０の反射部材３１４の反射面３１５には短波長ＬＥＤに対応する蛍光体の層が形成されている。
反射ブロック３２０はその中心に位置する支柱３２２によりベース部材３１１の中心に連結されている。この支柱３２２も反射ブロック３２０にそって連続体として形成される。支柱３２２の表面も鏡面化してＬＥＤチップ３０３からの光を反射させることが好ましい。
この支柱３２２の両脇に、当該支柱３２２に沿うように、ＬＥＤチップ３０３が均等な間隔をとって配置されている。

この実施例では、傘３１０の周縁が、ＬＥＤチップ３０３と反射ブロック３２０の周縁との仮想延長線上に位置している。これにより、ＬＥＤチップ３０３から放出された光のうち反射ブロック３２０から外れたものの全部が傘３１０の反射面３１５に捕捉されて光軸方向へ反射される。傘３１０は、ＬＥＤチップ３０３と反射ブロック３２０の周縁との仮想延長線と交差して、更に外側へ延設されていてもよい。
ＬＥＤチップ３０３から放出された光において反射ブロック３２０で反射されたものは傘３１０の反射面３１５へ向かい、当該反射面３１５で再反射される。
このように構成された反射装置３０１によればＬＥＤチップ３０３から放出された短波長光の全てが反射面３１５へ到達し蛍光体層で波長変換される。従って、短波長光の漏洩を確実に防止できるとともに、発光効率が向上する。

他の実施例の照明装置４０１を図１１に示す。
図１１の照明装置４０１は、ＬＥＤ光源４０３、傘４１０及びスタンド部４２０を備えてなる。
ＬＥＤ光源４０３はＬＥＤチップ４０４とこれを封止する封止部材４０５とを備えてなり、封止部材４０５の上部は凸レンズ状のレンズ部４０６となる。このＬＥＤ光源４０３の点灯を制御する制御回路が筐体部４０８に配設されている。ＬＥＤ光源４０３からの光は、レンズ部４０６でその光路が制御され、傘４１０の反射面のみに照射される。
傘４１０は凹面鏡であり、その反射面４１５に蛍光体層を備えている。この傘４１０の構成は前の実施例の傘１０と同様であり、蛍光体層として既述の図３（Ａ）若しくは図３（Ｂ）の構成を採用することができます。また、図６に示すとおり、蛍光体の分布に有意な変化をもたせることもできる。
傘４１０は球の一部を切り取った形状であっても、また、図１０に示す長尺形状であっても良い。

ＬＥＤ光源４０３から照射される光の軸と傘４１０で反射された光の軸とはその方向が相違する。これにより、ＬＥＤ光源４０３の位置を照明装置４０１の照射面の周縁部とするか、若しくは照射面から外すことができる。
スタンド部４２０は基台部４２１とアーム部４２３とを備えている。基台部４２１の上面のほぼ中央にＬＥＤ光源４０３が上向きに取り付けられている。傘４１０はアーム部４２３の先端においてＬＥＤ光源４０３と対向して配置されている。アーム部４２３の先端と傘４１０との間には自在継手を介在させ、傘４１０の取付け角度を任意に変更可能とすることが好ましい。
このように構成された照射装置４０１によれば、半導体発光素子４０４から放出された光は封止部材４０５のレンズ部４０６で集光されて、傘４０１の反射面４１５のみへ照射される。ＬＥＤ光源部４０３から放出された光は当該反射面１５において反射され、また反射面１５の蛍光体層において波長変換される。これにより、傘４１０の光軸方向に所望の光が照射される。

他の実施例の照明装置５０１を図１２に示す。なお、図１１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例では、ＬＥＤ光源４０３の筐体部４０８がリテーナ４０９を介して壁へ固定されている。アーム部５２３もその基端部が壁に固定され、その先端部に傘４１０を連結させている。
図１３の例では、リテーナ４０９及びアーム部５２５が共に天井に固定されている。図１３においても図１１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

他の実施例の照明装置６０１を図１４に示す。なお、図１１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１４の例では、リテーナ６０９の周壁に４つＬＥＤ光源４０３を配置させて光源部６０３が構成されている。各ＬＥＤ光源４０３の光軸は直交しており、各ＬＥＤ光源４０３の光軸にその中心部を一致させるように４つの傘４１０が配置されている。光源部６０３の中心から各傘４１０の中心までの距離は等しい。
ＬＥＤ光源４０３の数及び傘４１０の数は任意に選択できる。例えば、６つ若しくは８つの傘４１０を光源部の周囲に等間隔をあけて配置することができる。光源部６０３を傘４１０で隙間無く囲繞することもできる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１はこの発明の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図２は図１に於けるII-II線断面図である。 図３は反射部材１４の構成を示す。 図４は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図５は図４に於けるV-V線断面図である。 図６は他の実施の形態の照明装置の傘の反射面を示す。 図７は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図８は図７の照明装置を光軸方向から見た図である。 図９は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図１０は図９の照明装置を光軸方向から見た図である。 図１１は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図１１は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図１１は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。 図１１は他の実施の形態の照明装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、１０１、４０１、５０１、６０１ 照明装置
３、１０３ ＬＥＤチップ
１０、４１０ 傘
１１ ベース部材
１５ 反射面
２０、１２０ 反射ブロック
２２，１２２ 支柱

Claims (11)

1. 反射面に蛍光体層が形成されている第１の反射板と、
   該第１の反射板へ光を照射する半導体発光素子と、を備え、
   前記半導体発光素子からの光は前記第１の反射板の反射面で反射されるとともに、前記蛍光体層で波長変換される、ことを特徴とする照明装置。
2. 前記第１の反射板は前記照明装置の光軸方向に向いており、
   該第１の反射板に対向する第２の反射板が更に供えられ、
   前記半導体発光素子は前記第２の反射板に対向配置され、
   前記半導体発光素子から放出された光は、前記第２の反射板で前記第１の反射板側へ反射され、更に該第１の反射板で前記光軸方向へ反射されるとともに、前記第１の反射板に形成された蛍光体層で波長変換される、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１の反射板の中央部分は熱伝導率の高い材料からなるベース部材で形成されて、該ベース部材に前記半導体発光素子がマウントされる、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記ベース部材から前記第２の反射板が立設されている、ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記半導体発光素子は前記ベース部材と前記第２の反射板との間に配置される、ことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記第１の反射板には第１の蛍光体層と第２の蛍光体層が形成され、前記半導体発光素子の点灯時に前記第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とが異なる色に蛍光する、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明装置。
7. 前記半導体発光素子から放出された光であって、前記第２の反射板から外れた光の全部が前記第１の反射板で光軸方向へ反射される、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の照明装置。
8. 前記第１の反射板の周縁が、前記半導体発光素子と前記第２の反射板の周縁との仮想延長線上に位置する、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の照明装置。
9. 前記第１の反射板に対して前記半導体発光素子は離隔して別体で配置され、前記半導体発光素子から前記第１の反射板へ向けて放出される光の軸と前記第１の反射板で反射される光の軸とが異なる向きである、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
10. 前記第１の反射板は凹面鏡であり、前記半導体発光素子の光はレンズ部を介して前記第１の反射板のみへ照射される、ことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
11. 前記半導体発光素子を中心として前記凹面鏡がその周囲に、連続的に又は間欠的に配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
    

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