JP2009147348A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電球や蛍光灯を用いた照明装置と代替可能な発光ダイオードを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１００は、乳白色の透光性カバー部材１１０と、２次元的に配列された複数のＬＥＤユニット２００を保持するベース部材１２０と、ベース部材１２０の内側に設けられた回路基板１３０と、照明装置１００とは離れた場所に設置される光量調整用のコントロールスイッチ１４０等で構成される。また、回路基板１３０は商用交流電源１５０に接続される。
【選択図】図２
【解決手段】照明装置１００は、乳白色の透光性カバー部材１１０と、２次元的に配列された複数のＬＥＤユニット２００を保持するベース部材１２０と、ベース部材１２０の内側に設けられた回路基板１３０と、照明装置１００とは離れた場所に設置される光量調整用のコントロールスイッチ１４０等で構成される。また、回路基板１３０は商用交流電源１５０に接続される。
【選択図】図２
Description
本発明は、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置の代替が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いた照明装置に関する。
一般に、発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）の特徴として、(1)半導体素子であるので長寿命であり、白熱電球のような突然の断線がないこと、(2)熱的又は放電的発光でないため点灯・消灯速度が速い、(3)電気−光変換効率が高く消費電力が少ない（白熱電球の約１／８、蛍光灯の約１／２）、(4)素子そのものが非常に小さい等が知られている。そのため、従来からＬＥＤを用いたさまざまな照明装置が提案されている。また、近年問題とされている照明用エネルギーの削減（資源の節約）や使用済み電球等の鉛や水銀を含む廃棄物処理（環境保護）の観点から、ＬＥＤ用いた照明装置の実用化が期待されている。
しかしながら、ＬＥＤの発光スペクトルがシャープであり、単色光源として自動車の計器やオーディオ機器の表示部の照明等には広く用いられてきたが、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置を代替するまでには至っていない。また、近年まで赤色ＬＥＤの発光輝度に比べて緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤの発光輝度が低かったため、これら各色のＬＥＤを組み合わせた白色光源は、理論的には可能であったが、実用化されていなかった。
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、ＬＥＤを光源として用いながら、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置の代替が可能な照明装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体の出射面に対向するように被せられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体キャップとを含む発光ダイオードユニットを光源として用いたことを特徴とする。
上記構成において、複数の発光ダイオードユニットを２次元的に配列しても良い。
また、複数の発光ダイオードユニット取付面の中央部を凸状に成形しても良い。
また、点灯する発光ダイオードユニットの数を調節することにより光量調節を行うように構成しても良い。
また、発光ダイオードユニットからの出射光を導光板に入射させ、導光板の出射面を面発光させるように構成しても良い。
また、導光板の出射面に対向するように、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなる表示板を設けてもよい。
また、上記各構成において、発光ダイオード単体として紫外線、近紫外線及び青色の各発光ダイオードのいずれかを用い、蛍光体キャップとして略白色光を発光するものを用いても良い。
一方、本発明の他の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体からの出射光を繰り返し反射することにより所定の出射面から出射させる導光板と、導光板の出射面に対向するように設けられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体シートを含むことを特徴とする。
上記構成において、蛍光体シートは、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなるように構成しても良い。
以上説明したように、本発明の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体の出射面に対向するように被せられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体キャップとを含む発光ダイオードユニットを光源として用いたことを特徴とする。すなわち、発光ダイオードはほぼ単色光源であるが、蛍光体による再発光を利用しているので、広い波長域にわたる発光色を得ることができ、電球や蛍光灯等を用いた照明装置の代替が可能となる。また、発光ダイオードは初期コストは電球や蛍光灯を用いた照明装置よりも高くなるが、電気−光変換効率が高く消費電力が少ないうえに、電球や蛍光灯等のような球切れがないので、トータルでの照明コストを低減させることが可能となる。さらに、蛍光体キャップを直接発光ダイオード単体に被せることにより、発光ダイオード単体の指向性を緩和することが可能となる。
また、複数の発光ダイオードユニットを２次元的に配列して用いることにより、天井や壁面に設けられる室内照明装置を提供することが可能となる。特に、複数の発光ダイオードユニット取付面の中央部を凸状に成形することにより、配列中央部分に位置する発光ダイオードからの光も、他の発光ダイオードからの光に妨げられることなく、有効に利用することが可能となる。また、点灯する発光ダイオードユニットの数を調節することにより光量調節を行うことが可能となる。
また、発光ダイオードユニットからの出射光を導光板に入射させ、導光板の出射面を面発光させるように構成することにより、液晶パネル等のバックライトとして使用可能な面発光装置を提供することが可能となる。
また、導光板の出射面に対向するように、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなる表示板を設けることにより、オーディオ装置等の表示部として使用可能な照明装置を提供することが可能となる。
また、発光ダイオード単体として、波長が短くパワーの大きい紫外線、近紫外線及び青色の各発光ダイオードのいずれかを用い、蛍光体キャップとして略白色光を発光するものを用いることにより、照明装置の消費電力のさらなる低減が可能となる。
一方、本発明の他の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体からの出射光を繰り返し反射することにより所定の出射面から出射させる導光板と、導光板の出射面に対向するように設けられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体シートを含むことを特徴とする。すなわち、導光板を用いた面発光装置において、その出射面を直接発光面とするので、上記と同様に、液晶パネル等のバックライトとして使用可能な面発光装置を提供することが可能となる。
また、蛍光体シートを、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなるように構成することにより、オーディオ装置等の表示部として使用可能な照明装置を提供することが可能となる。
さらに、蛍光体キャップや蛍光体シートは、その厚さを均一にすることが容易であるので、蛍光体キャップや蛍光体シート中の蛍光体の分布を均一にすることができる。その結果、これら蛍光体キャップや蛍光体シートからの再発光光の輝度や色合いを均一にすることが可能となる。
（第１の実施形態）
本発明の照明装置の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、天井や壁面に設けられる室内照明装置に関する。図１は第１の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図２はその断面図である。また、図３は第１の実施形態で用いるＬＥＤの構成を示す部分断面図である。
本発明の照明装置の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、天井や壁面に設けられる室内照明装置に関する。図１は第１の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図２はその断面図である。また、図３は第１の実施形態で用いるＬＥＤの構成を示す部分断面図である。
図１及び図２に示すように、第１の実施形態の照明装置１００は、乳白色の透光性カバー部材１１０と、２次元的に配列された複数のＬＥＤユニット２００を保持するベース部材１２０と、ベース部材１２０の内側に設けられた回路基板１３０と、照明装置１００とは離れた場所に設置される光量調節用のコントロールスイッチ１４０等で構成されている。また、回路基板１３０は商用交流電源１５０に接続されている。
図２に示すように、ベース部材１２０のＬＥＤ取付面１２１は、カバー部材１１０の形状に合わせて、中央部が凸になるように形成されている。また、ＬＥＤ取付面１２１の表面は光をカバー部材１１０側に反射するように鏡面処理又は金属メッキされている。
第１の実施形態では、一例としてカバー部材１１０ベース部材１２０の形状を円形としているが、これに限定されるものではなく、正方形、長方形、六角形等の多角形やその他任意の形状であっても良い。ＬＥＤユニット２００はカバー部材１１０及びベース部材１２０の形状に応じて円形や多角形等に配列されている。各ＬＥＤユニット２００の配列間隔は、ＬＥＤユニット２００の指向性、その大きさ及び発光強度等に応じて適宜選択すればよい。
ＬＥＤを用いた照明装置において明るさ（光量）調節を行う場合、点灯するＬＥＤユニット２００の数を調節する。回路基板１３０上に設けられた制御回路は、コントロールスイッチ１４０からの信号に応じて、点灯するＬＥＤユニット２００を選択し、それらのオン／オフを制御する。例えば、光量最大の場合は全てのＬＥＤユニット２００を点灯させ、光量最小の場合は、中央部に位置する数個のＬＥＤユニット２００のみを点灯させる。あるいは、所定数のＬＥＤユニット２００を分散的に点灯させても良い。
図３に示すＬＥＤユニット２００の一例では、公知のＬＥＤ単体２１０の外側に、蛍光体を含む樹脂製の蛍光体キャップ２２０が設けられている。周知のように、ＬＥＤの発光スペクトルはシャープであり、実質的に単色光源である。そこで、本実施形態では、一旦ＬＥＤ単体２１０を発光させ、蛍光体キャップ２２０に含まれている蛍光体がＬＥＤ単体２１０からの光を受けて、例えば白色光を再発光するように構成している。ＬＥＤ単体２１０の発光色は特に限定されず、赤色ＬＥＤの他、近年実用化が進んでいる青色ＬＥＤや紫外線ＬＥＤ等を用いても良い。具体的には、Ｇａ：ＺｎＯ赤色ＬＥＤ、ＧａＰ：Ｎ緑色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系赤色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系橙色・黄色ＬＥＤ、ＧａＡｌＡｓ系ＬＥＤ、ＩｎＧａＡｌＰ系橙・黄色ＬＥＤ、ＧａＮ系青色ＬＥＤ、ＳｉＣ青色ＬＥＤ、II−VI族青色ＬＥＤ等を挙げることができる。
ＬＥＤ単体２１０の一例として、ピーク波長が４７０ｎｍの青色ＬＥＤを用い、また蛍光体キャップ２２０に含まれる蛍光体の一例としてＹＡＧ蛍光体を用いた場合における青色ＬＥＤとＹＡＧ蛍光体のスペクトル分布を図４に示す。図４から明らかなように、ＹＡＧ蛍光体を再発光させているので、青色ＬＥＤスペクトル分布にはほとんど含まれていない黄色や赤色の光が発光されており、ＬＥＤユニット２００全体としては、ほぼ白色光を発光していることがわかる。
なお、一般にＬＥＤは指向性が強く、ＬＥＤを正面から見たときは輝度が高いけれども、ＬＥＤを観察する角度が大きくなるにつれて輝度が低下し、最終的には発光が観察されないことが知られている。ところが、ＬＥＤ単体２１０に蛍光体を含む蛍光体キャップ２２０をかぶせることにより、ＬＥＤユニット２００全体としての指向性を緩和することが可能となる。その理由は以下のように考えられる。
ＬＥＤ単体２１０から出射された光は蛍光体キャップ２２０に入射するが、全ての光が直接蛍光体キャップ２２０に入射するのではなく、一部の光は蛍光体キャップ２２０の表面で反射されてＬＥＤ単体２１０側に戻る。ＬＥＤ単体２１０側に反射された光はＬＥＤ単体２１０の表面で再反射されて、蛍光体キャップ２２０側に向かう。蛍光体キャップ２２０の表面では上記と同じ現象が繰り返されるので、このような反射を無限に繰り返すことにより、ＬＥＤ単体２１０から出射された光は散乱され、蛍光体キャップ２２０のほぼ全体に入射する。蛍光体キャップ２２０にはほぼ均一に蛍光体が含まれているので、蛍光体キャップ２２０のほぼ全体が光源となり、発光すると考えられる。
なお、ベース部材１２０のＬＥＤ取付面１２１は必ずしも中央部が凸になるように形成する必要はなく、平面であっても良い。
（第２の実施形態）
本発明の照明装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、自動車用オーディオ装置、計器、エアコン等の表示部等に用いられる照明装置に関する。図５は第２の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図６はその断面図である。また、図７は第２の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
本発明の照明装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、自動車用オーディオ装置、計器、エアコン等の表示部等に用いられる照明装置に関する。図５は第２の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図６はその断面図である。また、図７は第２の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
図５及び図６に示すように、第２の実施形態の照明装置３００は、反射面３１１を有する基板３１０と、反射面３１１上に設けられ、アクリル等の透明樹脂等で成形された導光板３２０と、導光板３２０の鏡面３１１とは反対側に設けられ、文字や図形等の光が透過する透光部３３１及び光を透過させない遮光部３３２からなる表示板３３０等で構成されている。導光板３２０には、基板３１０上に設けられたＬＥＤユニット２００と対向し、かつＬＥＤユニット２００を収納するための凹部３２１が形成されている。ＬＥＤユニット２００は、上記第１の実施形態で使用したもの（図３参照）を用いる。
ＬＥＤユニット２００から出射した光は、導光板３２０の凹部３２１の界面から導光板３２０内部に入射し、導光板３２０内部を直進する。導光板３２０内部を進んだ光は、導光板３２０と基板３１０の反射面３１１又は表示板３３０の遮光部３３２との界面に達すると、その界面で反射され、再度導光板３２０内部を直進する。この光は透光部３３１に到達して導光板３２０の外部に出射するか、あるいは減衰するまでこの反射を繰り返す。
透光部３３１は所定の文字や記号等の形状に形成されているため、観察者は透光部３３１から出射した光により、その文字や記号等を認識することができる。なお、表示板３３０は例えば黒色等に着色された樹脂成型品であっても良いし、あるいは導光板３２０の出射面に黒色の塗料等で遮光部３３２を印刷したものであっても良い。
図７に示す変形例では、樹脂の２色成形技術を応用し、透光部に相当する発光部３３４を、蛍光体を含む樹脂で成形し、遮光部３３２を遮光性顔料を含む樹脂で成形する。また、蛍光体キャップ２２０を含むＬＥＤユニット２００の代わりに、ＬＥＤ単体２１０を用いる。この変形例では、透光部３３１から光が出射するのではなく、透光部３３１の位置に配置された発光部３３４の蛍光体が直接発光する。
図６に示す基本形の場合、透光部３３１を透過した光を観察するが、図７に示す変形例では発光部３３４から直接発光するので、文字や記号等の見栄えが若干異なる。
（第３の実施形態）
本発明の照明装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、自動車用カーナビゲーションシステム、ビデオカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の表示部として用いられている液晶パネルの照明装置に関する。図８は第３の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図９はその断面図である。また、図１０は第３の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
本発明の照明装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、自動車用カーナビゲーションシステム、ビデオカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の表示部として用いられている液晶パネルの照明装置に関する。図８は第３の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図９はその断面図である。また、図１０は第３の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
図８及び図９に示すように、第３の実施形態の照明装置４００は、出射面４１１及び反射面４１２を有し、アクリル等の透明樹脂等で成形された導光板４１０と、導光板４１０の出射面４１１に略直交する入射面４１３に対向するように設けられた発光部４２０等で構成されている。導光板４１０の出射面４１１は、液晶パネル５００の入射面に対向するように配置されている。
発光部４２０には、導光板４１０の入射面４１３に対向し、かつ入射面４１３のなが手方向に平行となるように複数のＬＥＤユニット２００が配列されている。ＬＥＤユニット２００は、上記第１の実施形態で使用したもの（図３参照）を用いる。
ＬＥＤユニット２００から出射した光は、導光板４１０の入射面４１３から導光板４１０内部に入射し、導光板４１０内部を直進する。導光板４１０内部を進んだ光は、導光板４１０の反射面４１２又は出射面４１１と空気との界面に達すると、その界面で反射され、再度導光板４１０内部を直進する。この光は出射面４１１に到達して導光板４１０の外部に出射するか、あるいは減衰するまでこの反射を繰り返す。なお、出射面４１１から液晶パネル５００側へ出射する光の光量が均一となるように、反射面４１２は入射面４１３から遠ざかるほど出射面４１１に近付くように傾斜されている。
図１０に示す変形例では、導光板４１０の出射面４１１に対向するように、蛍光体を含む樹脂で成形された蛍光体シート４３０を設けている。また、蛍光体キャップ２２０を含むＬＥＤユニット２００の代わりに、ＬＥＤ単体２１０を用いる。この変形例では、導光板４１０の出射面から出射された光で直接液晶パネル５００を照明するのでなく、出射面４１１に対向するように設けられた蛍光体シート４３０の蛍光体の発光により液晶パネル５００を照明する。
（ＬＥＤ単体と蛍光体キャップ等の具体的実施例）
次に、上記各実施形態で用いるＬＥＤ単体２１０及び蛍光体キャップ２２０又は蛍光体シート４３０等について試作したので、その結果を示す。
次に、上記各実施形態で用いるＬＥＤ単体２１０及び蛍光体キャップ２２０又は蛍光体シート４３０等について試作したので、その結果を示す。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を１．５部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。また、ＬＥＤ単体２１０として、ＣＩＥ（国際照明委員会）標準表色系（The ICI standard colorimetric system 以下、色度座標と呼称する）に従って、色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤを用いた。この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２２０を装着して発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３９１２、ｙ＝０．４３２２の黄味かかった拡散白色光が観測された。
この場合、青色ＬＥＤ単体２１０の輝度は３２ｃｄ／ｍ2であったが、蛍光体キャップ２２０を装着し色調を変化させることで輝度が６６ｃｄ／ｍ2と高められ、ＬＥＤ特有の指向性が低減され、発光色は蛍光体キャップ２２０の全面から拡散された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）の添加量を１．２５部、１．０７部、０．９４部、０．８３部および０．７５部と変化させて、シリコーンゴムに分散し、製造例１と同様の金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０をそれぞれ成型した。これらの蛍光体キャップ２２０を色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着して発光させたところ、下記表１に示す拡散発光色の結果が得られた。
表１の結果から明らかなように、蛍光物質の添加量により発光色をコントロールできることが確認された。特に上記の場合において、蛍光物質を１．２５部分散させた時の発光色が、最も高い輝度７０ｃｄ／ｍ2であることが観測された。
なお、蛍光体キャップ２２０の肉厚は均一であっても良く、また部分的に肉厚を変化させて発光色を拡散、または色調を変えることも可能であり、目的に応じた設計をすることができる。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：２の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．２９７１、ｙ＝０．３４８５の青みを帯びた拡散白色光が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：４の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．２９８５、ｙ＝０．３５２９の青みを帯びた拡散白色光が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：６の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３０９０、ｙ＝０．３６７９の拡散白光色が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：８の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３１３８、ｙ＝０．３７３４の拡散白光色が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：１０の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３２５４、ｙ＝０．３８９０の拡散白光色が観測された。
なお、上記実施例３〜７の発光色の結果から明らかなように、酸化カドリニウムの添加量を増加させることにより、青色ＬＥＤ単体２１０の波長をより効果的に励起させうることがわかる。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＹＡＧ蛍光体（イットリウム２８．０ｗｔ％、アルミニウム１３．６ｗｔ％、ガドリニウム５６．６２ｗｔ％、セリウム１．２３ｗｔ％）を４０部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．６ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。また、ＬＥＤ単体２１０として、色度座標でｘ＝０．１２７５、ｙ＝０．０８８３、輝度２８．９５ｃｄ／ｍ2の青色ＬＥＤを用いた。
この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２０を装着して発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３１９２、ｙ＝０．３３７５、輝度が６６．３６ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＹＡＧ蛍光体（イットリウム２８．０ｗｔ％、アルミニウム１３．６ｗｔ％、ガドリニウム５６．６２ｗｔ％、セリウム１．２３ｗｔ％）を１２．５部分散させて、肉厚０．５ｍｍの蛍光体シートを作成した。
青色ＬＥＤ単体２１０として、上記実施例８で使用したものを用い、この青色発光ＬＥＤ単体２１０から５ｍｍ離れた位置に上記蛍光体シートを装着し、２０ｍＡの電流で発光ダイオードを点灯させた。蛍光体シートを通して拡散された光を分光放射輝度計「ＰＲ−７０４」で測定したところ、色度座標でｘ＝０．２６６７、ｙ＝０．２７２５、輝度が１６２９ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
シリコーンゴムに蛍光物質としてペリレン系集光性蛍光染料である「ＬｕｍｏｇｅｎＯＲＡＮＧＥ Ｆ」（ＢＡＳＦ社製）を０．２部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２１０を成型した。また、青色ＬＥＤ単体２１０として上記実施例８で使用したものを用い、この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２１０を装着して２０ｍＡの電流で発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３４０５、ｙ＝０．３２３５、輝度が２．１２４ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、蛍光体により白色光を発光するように構成したが、これに限定されるものではなく、電球色や昼光色を発光するような蛍光体を用いても良いことは言うまでもない。
なお、上記各実施形態では、蛍光体により白色光を発光するように構成したが、これに限定されるものではなく、電球色や昼光色を発光するような蛍光体を用いても良いことは言うまでもない。
また、上記各実施形態では、ＬＥＤ単体２１０の表面に蛍光体を含む蛍光体キャップ２２０をかぶせるように構成したが、これに限定されるものではなく、複数のＬＥＤ単体２１０を、蛍光体を含む１つのカバーで覆うような構成であっても良い。
また、蛍光体キャップ２２０の材料としてシリコーンゴムを用いたが、これに限定されるものではなく、フッ素系ゴム等を用いても良い。すなわち、紫外線を透過させ、紫外線による劣化が少ない材料であればよい。
さらに、上記各実施形態では、ＬＥＤ単体２１０とは別個に蛍光体キャップ２２０や蛍光体シート４３０を用いたが、例えばＬＥＤを構成する樹脂部分に蛍光体を含有させた白色ＬＥＤ等を用いても良い。
１００：照明装置
１１０：カバー部材
１２０：ベース部材
１２１：ＬＥＤ取付面
１３０：回路基板
１４０：コントロールスイッチ
１５０：商用交流電源
２００：発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット
２１０：ＬＥＤ単体
２２０：蛍光体キャップ
３００：照明装置
３１０：基板
３１１：反射面
３２０：導光板
３２１：凹部
３３０：表示板
３３１：透光部
３３２：遮光部
３３４：発光部
４００：照明装置
４１０：導光板
４１１：出射面
４１２：反射面
４１３：入射面
４２０：発光部
４３０：蛍光体シート
５００：液晶パネル
１１０：カバー部材
１２０：ベース部材
１２１：ＬＥＤ取付面
１３０：回路基板
１４０：コントロールスイッチ
１５０：商用交流電源
２００：発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット
２１０：ＬＥＤ単体
２２０：蛍光体キャップ
３００：照明装置
３１０：基板
３１１：反射面
３２０：導光板
３２１：凹部
３３０：表示板
３３１：透光部
３３２：遮光部
３３４：発光部
４００：照明装置
４１０：導光板
４１１：出射面
４１２：反射面
４１３：入射面
４２０：発光部
４３０：蛍光体シート
５００：液晶パネル
本発明は、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置の代替が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いた照明装置に関する。
一般に、発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）の特徴として、(1)半導体素子であるので長寿命であり、白熱電球のような突然の断線がないこと、(2)熱的又は放電的発光でないため点灯・消灯速度が速い、(3)電気−光変換効率が高く消費電力が少ない（白熱電球の約１／８、蛍光灯の約１／２）、(4)素子そのものが非常に小さい等が知られている。そのため、従来からＬＥＤを用いたさまざまな照明装置が提案されている。また、近年問題とされている照明用エネルギーの削減（資源の節約）や使用済み電球等の鉛や水銀を含む廃棄物処理（環境保護）の観点から、ＬＥＤ用いた照明装置の実用化が期待されている。
しかしながら、ＬＥＤの発光スペクトルがシャープであり、単色光源として自動車の計器やオーディオ機器の表示部の照明等には広く用いられてきたが、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置を代替するまでには至っていない。また、近年まで赤色ＬＥＤの発光輝度に比べて緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤの発光輝度が低かったため、これら各色のＬＥＤを組み合わせた白色光源は、理論的には可能であったが、実用化されていなかった。
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、ＬＥＤを光源として用いながら、白熱電球や蛍光灯を用いた照明装置の代替が可能な照明装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、例えば、図５及び図７に示すように、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体からなる発光ダイオードユニットを光源として用い、基板上に複数の前記発光ダイオードユニットを２次元的に配列し、前記複数の発光ダイオードユニットからの出射光を、前記出射光が入射される入射面及び前記入射面に対向する出射面を有する導光板に入射させ、前記出射面に対向するように、所定パターンに形成された透光部及び前記透光部を除く遮光部を有する表示板を配置して、前記導光板に入射した光を前記透光部から出射させるものであり、前記透光部は、前記発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体を含有することを特徴とする。
一方、本発明の他の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体からの出射光を繰り返し反射することにより所定の出射面から出射させる導光板と、導光板の出射面に対向するように設けられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体シートを含み、蛍光体シートは、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなる。
以上説明したように、本発明の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体からなる発光ダイオードユニットを光源として用い、基板上に複数の前記発光ダイオードユニットを２次元的に配列し、前記複数の発光ダイオードユニットからの出射光を、前記出射光が入射される入射面及び前記入射面に対向する出射面を有する導光板に入射させ、前記出射面に対向するように、所定パターンに形成された透光部及び前記透光部を除く遮光部を有する表示板を配置して、前記導光板に入射した光を前記透光部から出射させるものであり、前記透光部は、前記発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体を含有することを特徴とする。すなわち、発光ダイオードはほぼ単色光源であるが、蛍光体による再発光を利用しているので、広い波長域にわたる発光色を得ることができ、電球や蛍光灯等を用いた照明装置の代替が可能となる。また、発光ダイオードは初期コストは電球や蛍光灯を用いた照明装置よりも高くなるが、電気−光変換効率が高く消費電力が少ないうえに、電球や蛍光灯等のような球切れがないので、トータルでの照明コストを低減させることが可能となる。
また、複数の発光ダイオードユニットを２次元的に配列して用いることにより、天井や壁面に設けられる室内照明装置を提供することが可能となる。特に、複数の発光ダイオードユニット取付面の中央部を凸状に成形することにより、配列中央部分に位置する発光ダイオードからの光も、他の発光ダイオードからの光に妨げられることなく、有効に利用することが可能となる。また、点灯する発光ダイオードユニットの数を調節することにより光量調節を行うことが可能となる。
また、発光ダイオードユニットからの出射光を導光板に入射させ、導光板の出射面を面発光させるように構成することにより、液晶パネル等のバックライトとして使用可能な面発光装置を提供することが可能となる。
また、導光板の出射面に対向するように、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなる表示板を設けることにより、オーディオ装置等の表示部として使用可能な照明装置を提供することが可能となる。
また、発光ダイオード単体として、波長が短くパワーの大きい紫外線、近紫外線及び青色の各発光ダイオードのいずれかを用い、蛍光体キャップとして略白色光を発光するものを用いることにより、照明装置の消費電力のさらなる低減が可能となる。
一方、本発明の他の照明装置は、第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体からの出射光を繰り返し反射することにより所定の出射面から出射させる導光板と、導光板の出射面に対向するように設けられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体シートを含むことを特徴とする。すなわち、導光板を用いた面発光装置において、その出射面を直接発光面とするので、上記と同様に、液晶パネル等のバックライトとして使用可能な面発光装置を提供することが可能となる。
また、蛍光体シートを、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなるように構成することにより、オーディオ装置等の表示部として使用可能な照明装置を提供することが可能となる。
さらに、蛍光体キャップや蛍光体シートは、その厚さを均一にすることが容易であるので、蛍光体キャップや蛍光体シート中の蛍光体の分布を均一にすることができる。その結果、これら蛍光体キャップや蛍光体シートからの再発光の輝度や色合いを均一にすることが可能となる。
（第１の実施形態）
照明装置の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、天井や壁面に設けられる室内照明装置に関する。図１は第１の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図２はその断面図である。また、図３は第１の実施形態で用いるＬＥＤの構成を示す部分断面図である。
照明装置の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、天井や壁面に設けられる室内照明装置に関する。図１は第１の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図２はその断面図である。また、図３は第１の実施形態で用いるＬＥＤの構成を示す部分断面図である。
図１及び図２に示すように、第１の実施形態の照明装置１００は、乳白色の透光性カバー部材１１０と、２次元的に配列された複数のＬＥＤユニット２００を保持するベース部材１２０と、ベース部材１２０の内側に設けられた回路基板１３０と、照明装置１００とは離れた場所に設置される光量調節用のコントロールスイッチ１４０等で構成されている。また、回路基板１３０は商用交流電源１５０に接続されている。
図２に示すように、ベース部材１２０のＬＥＤ取付面１２１は、カバー部材１１０の形状に合わせて、中央部が凸になるように形成されている。また、ＬＥＤ取付面１２１の表面は光をカバー部材１１０側に反射するように鏡面処理又は金属メッキされている。
第１の実施形態では、一例としてカバー部材１１０ベース部材１２０の形状を円形としているが、これに限定されるものではなく、正方形、長方形、六角形等の多角形やその他任意の形状であっても良い。ＬＥＤユニット２００はカバー部材１１０及びベース部材１２０の形状に応じて円形や多角形等に配列されている。各ＬＥＤユニット２００の配列間隔は、ＬＥＤユニット２００の指向性、その大きさ及び発光強度等に応じて適宜選択すればよい。
ＬＥＤを用いた照明装置において明るさ（光量）調節を行う場合、点灯するＬＥＤユニット２００の数を調節する。回路基板１３０上に設けられた制御回路は、コントロールスイッチ１４０からの信号に応じて、点灯するＬＥＤユニット２００を選択し、それらのオン／オフを制御する。例えば、光量最大の場合は全てのＬＥＤユニット２００を点灯させ、光量最小の場合は、中央部に位置する数個のＬＥＤユニット２００のみを点灯させる。あるいは、所定数のＬＥＤユニット２００を分散的に点灯させても良い。
図３に示すＬＥＤユニット２００の一例では、公知のＬＥＤ単体２１０の外側に、蛍光体を含む樹脂製の蛍光体キャップ２２０が設けられている。周知のように、ＬＥＤの発光スペクトルはシャープであり、実質的に単色光源である。そこで、本実施形態では、一旦ＬＥＤ単体２１０を発光させ、蛍光体キャップ２２０に含まれている蛍光体がＬＥＤ単体２１０からの光を受けて、例えば白色光を再発光するように構成している。ＬＥＤ単体２１０の発光色は特に限定されず、赤色ＬＥＤの他、近年実用化が進んでいる青色ＬＥＤや紫外線ＬＥＤ等を用いても良い。具体的には、Ｇａ：ＺｎＯ赤色ＬＥＤ、ＧａＰ：Ｎ緑色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系赤色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系橙色・黄色ＬＥＤ、ＧａＡｌＡｓ系ＬＥＤ、ＩｎＧａＡｌＰ系橙・黄色ＬＥＤ、ＧａＮ系青色ＬＥＤ、ＳｉＣ青色ＬＥＤ、II−VI族青色ＬＥＤ等を挙げることができる。
ＬＥＤ単体２１０の一例として、ピーク波長が４７０ｎｍの青色ＬＥＤを用い、また蛍光体キャップ２２０に含まれる蛍光体の一例としてＹＡＧ蛍光体を用いた場合における青色ＬＥＤとＹＡＧ蛍光体のスペクトル分布を図４に示す。図４から明らかなように、ＹＡＧ蛍光体を再発光させているので、青色ＬＥＤスペクトル分布にはほとんど含まれていない黄色や赤色の光が発光されており、ＬＥＤユニット２００全体としては、ほぼ白色光を発光していることがわかる。
なお、一般にＬＥＤは指向性が強く、ＬＥＤを正面から見たときは輝度が高いけれども、ＬＥＤを観察する角度が大きくなるにつれて輝度が低下し、最終的には発光が観察されないことが知られている。ところが、ＬＥＤ単体２１０に蛍光体を含む蛍光体キャップ２２０をかぶせることにより、ＬＥＤユニット２００全体としての指向性を緩和することが可能となる。その理由は以下のように考えられる。
ＬＥＤ単体２１０から出射された光は蛍光体キャップ２２０に入射するが、全ての光が直接蛍光体キャップ２２０に入射するのではなく、一部の光は蛍光体キャップ２２０の表面で反射されてＬＥＤ単体２１０側に戻る。ＬＥＤ単体２１０側に反射された光はＬＥＤ単体２１０の表面で再反射されて、蛍光体キャップ２２０側に向かう。蛍光体キャップ２２０の表面では上記と同じ現象が繰り返されるので、このような反射を無限に繰り返すことにより、ＬＥＤ単体２１０から出射された光は散乱され、蛍光体キャップ２２０のほぼ全体に入射する。蛍光体キャップ２２０にはほぼ均一に蛍光体が含まれているので、蛍光体キャップ２２０のほぼ全体が光源となり、発光すると考えられる。
なお、ベース部材１２０のＬＥＤ取付面１２１は必ずしも中央部が凸になるように形成する必要はなく、平面であっても良い。
（第２の実施形態）
本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。第２の実施形態は、自動車用オーディオ装置、計器、エアコン等の表示部等に用いられる照明装置に関する。図５は本発明に係る第２の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図７は本発明に係る第２の実施形態の構成を示す断面図である。
本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。第２の実施形態は、自動車用オーディオ装置、計器、エアコン等の表示部等に用いられる照明装置に関する。図５は本発明に係る第２の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図７は本発明に係る第２の実施形態の構成を示す断面図である。
図５に示すように、第２の実施形態の照明装置３００は、反射面３１１を有する基板３１０と、反射面３１１上に設けられ、アクリル等の透明樹脂等で成形された導光板３２０と、導光板３２０の鏡面３１１とは反対側に設けられ、文字や図形等の光が透過する透光部３３１及び光を透過させない遮光部３３２からなる表示板３３０等で構成されている。導光板３２０には、基板３１０上に設けられたＬＥＤ単体２１０と対向し、かつＬＥＤ単体２１０を収納するための凹部３２１が形成されている。ＬＥＤ単体２１０は、上記第１の実施形態で使用したＬＥＤ単体を用いる。
ＬＥＤ単体２１０から出射した光は、導光板３２０の凹部３２１の界面から導光板３２０内部に入射し、導光板３２０内部を直進する。導光板３２０内部を進んだ光は、導光板３２０と基板３１０の反射面３１１又は表示板３３０の遮光部３３２との界面に達すると、その界面で反射され、再度導光板３２０内部を直進する。この光は透光部３３１に到達して導光板３２０の外部に出射するか、あるいは減衰するまでこの反射を繰り返す。
透光部３３１は所定の文字や記号等の形状に形成されているため、観察者は透光部３３１から出射した光により、その文字や記号等を認識することができる。なお、表示板３３０は例えば黒色等に着色された樹脂成型品であっても良いし、あるいは導光板３２０の出射面に黒色の塗料等で遮光部３３２を印刷したものであっても良い。
図７に本発明に係る実施形態の構成断面図を示す。図７では、樹脂の２色成形技術を応用し、透光部に相当する発光部３３４を、蛍光体を含む樹脂で成形し、遮光部３３２を遮光性顔料を含む樹脂で成形する。図７では、透光部３３１から光が出射するのではなく、透光部３３１の位置に配置された発光部３３４の蛍光体が直接発光する。
図６に示す構成の場合、透光部３３１を透過した光を観察するが、図７に示す本発明に係る構成では発光部３３４から直接発光するので、文字や記号等の見栄えが若干異なる。
（第３の実施形態）
照明装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、自動車用カーナビゲーションシステム、ビデオカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の表示部として用いられている液晶パネルの照明装置に関する。図８は第３の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図９はその断面図である。また、図１０は第３の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
照明装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、自動車用カーナビゲーションシステム、ビデオカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の表示部として用いられている液晶パネルの照明装置に関する。図８は第３の実施形態の照明装置の外観及び構成を示す斜視図であり、図９はその断面図である。また、図１０は第３の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。
図８及び図９に示すように、第３の実施形態の照明装置４００は、出射面４１１及び反射面４１２を有し、アクリル等の透明樹脂等で成形された導光板４１０と、導光板４１０の出射面４１１に略直交する入射面４１３に対向するように設けられた発光部４２０等で構成されている。導光板４１０の出射面４１１は、液晶パネル５００の入射面に対向するように配置されている。
発光部４２０には、導光板４１０の入射面４１３に対向し、かつ入射面４１３のなが手方向に平行となるように複数のＬＥＤユニット２００が配列されている。ＬＥＤユニット２００は、上記第１の実施形態で使用したもの（図３参照）を用いる。
ＬＥＤユニット２００から出射した光は、導光板４１０の入射面４１３から導光板４１０内部に入射し、導光板４１０内部を直進する。導光板４１０内部を進んだ光は、導光板４１０の反射面４１２又は出射面４１１と空気との界面に達すると、その界面で反射され、再度導光板４１０内部を直進する。この光は出射面４１１に到達して導光板４１０の外部に出射するか、あるいは減衰するまでこの反射を繰り返す。なお、出射面４１１から液晶パネル５００側へ出射する光の光量が均一となるように、反射面４１２は入射面４１３から遠ざかるほど出射面４１１に近付くように傾斜されている。
図１０に示す変形例では、導光板４１０の出射面４１１に対向するように、蛍光体を含む樹脂で成形された蛍光体シート４３０を設けている。また、蛍光体キャップ２２０を含むＬＥＤユニット２００の代わりに、ＬＥＤ単体２１０を用いる。この変形例では、導光板４１０の出射面から出射された光で直接液晶パネル５００を照明するのでなく、出射面４１１に対向するように設けられた蛍光体シート４３０の蛍光体の発光により液晶パネル５００を照明する。
（参考例）
次に、上記各実施形態で用いるＬＥＤ単体２１０及び蛍光体キャップ２２０又は蛍光体シート４３０等について試作したので、その結果を示す。
次に、上記各実施形態で用いるＬＥＤ単体２１０及び蛍光体キャップ２２０又は蛍光体シート４３０等について試作したので、その結果を示す。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を１．５部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。また、ＬＥＤ単体２１０として、ＣＩＥ（国際照明委員会）標準表色系（The ICI standard colorimetric system 以下、色度座標と呼称する）に従って、色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤを用いた。この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２２０を装着して発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３９１２、ｙ＝０．４３２２の黄味かかった拡散白色光が観測された。
この場合、青色ＬＥＤ単体２１０の輝度は３２ｃｄ／ｍ2であったが、蛍光体キャップ２２０を装着し色調を変化させることで輝度が６６ｃｄ／ｍ2と高められ、ＬＥＤ特有の指向性が低減され、発光色は蛍光体キャップ２２０の全面から拡散された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）の添加量を１．２５部、１．０７部、０．９４部、０．８３部および０．７５部と変化させて、シリコーンゴムに分散し、製造例１と同様の金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０をそれぞれ成型した。これらの蛍光体キャップ２２０を色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着して発光させたところ、下記表１に示す拡散発光色の結果が得られた。
表１の結果から明らかなように、蛍光物質の添加量により発光色をコントロールできることが確認された。特に上記の場合において、蛍光物質を１．２５部分散させた時の発光色が、最も高い輝度７０ｃｄ／ｍ2であることが観測された。
なお、蛍光体キャップ２２０の肉厚は均一であっても良く、また部分的に肉厚を変化させて発光色を拡散、または色調を変えることも可能であり、目的に応じた設計をすることができる。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：２の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．２９７１、ｙ＝０．３４８５の青みを帯びた拡散白色光が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：４の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．２９８５、ｙ＝０．３５２９の青みを帯びた拡散白色光が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：６の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３０９０、ｙ＝０．３６７９の拡散白光色が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：８の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３１３８、ｙ＝０．３７３４の拡散白光色が観測された。
蛍光物質としてＮＫＰ−８３０６（蛍光体名、日本蛍光化学社製）を用い、これと添加剤としての酸化ガドリニウムとを１０：１０の割合で混合した。この混合物の０．７５部をシリコーンゴムに分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。この蛍光体キャップ２２０を発光色が色度座標でｘ＝０．１４９０、ｙ＝０．１２０３の青色ＬＥＤ単体２１０に装着したところ、色度座標でｘ＝０．３２５４、ｙ＝０．３８９０の拡散白光色が観測された。
なお、上記参考例３〜７の発光色の結果から明らかなように、酸化カドリニウムの添加量を増加させることにより、青色ＬＥＤ単体２１０の波長をより効果的に励起させうることがわかる。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＹＡＧ蛍光体（イットリウム２８．０ｗｔ％、アルミニウム１３．６ｗｔ％、ガドリニウム５６．６２ｗｔ％、セリウム１．２３ｗｔ％）を４０部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．６ｍｍの蛍光体キャップ２２０を成型した。また、ＬＥＤ単体２１０として、色度座標でｘ＝０．１２７５、ｙ＝０．０８８３、輝度２８．９５ｃｄ／ｍ2の青色ＬＥＤを用いた。
この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２０を装着して発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３１９２、ｙ＝０．３３７５、輝度が６６．３６ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
シリコーンゴムに蛍光物質としてＹＡＧ蛍光体（イットリウム２８．０ｗｔ％、アルミニウム１３．６ｗｔ％、ガドリニウム５６．６２ｗｔ％、セリウム１．２３ｗｔ％）を１２．５部分散させて、肉厚０．５ｍｍの蛍光体シートを作成した。
青色ＬＥＤ単体２１０として、上記参考例８で使用したものを用い、この青色発光ＬＥＤ単体２１０から５ｍｍ離れた位置に上記蛍光体シートを装着し、２０ｍＡの電流で発光ダイオードを点灯させた。蛍光体シートを通して拡散された光を分光放射輝度計「ＰＲ−７０４」で測定したところ、色度座標でｘ＝０．２６６７、ｙ＝０．２７２５、輝度が１６２９ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
シリコーンゴムに蛍光物質としてペリレン系集光性蛍光染料である「ＬｕｍｏｇｅｎＯＲＡＮＧＥ Ｆ」（ＢＡＳＦ社製）を０．２部分散させ、金型と加熱プレスを用いて肉厚０．５ｍｍの蛍光体キャップ２１０を成型した。また、青色ＬＥＤ単体２１０として上記参考例８で使用したものを用い、この青色ＬＥＤ単体２１０に上記蛍光体キャップ２１０を装着して２０ｍＡの電流で発光させたところ、色度座標でｘ＝０．３４０５、ｙ＝０．３２３５、輝度が２．１２４ｃｄ／ｍ2の拡散白色光が観測された。
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、蛍光体により白色光を発光するように構成したが、これに限定されるものではなく、電球色や昼光色を発光するような蛍光体を用いても良いことは言うまでもない。
なお、上記各実施形態では、蛍光体により白色光を発光するように構成したが、これに限定されるものではなく、電球色や昼光色を発光するような蛍光体を用いても良いことは言うまでもない。
また、上記各実施形態では、ＬＥＤ単体２１０の表面に蛍光体を含む蛍光体キャップ２２０をかぶせるように構成したが、これに限定されるものではなく、複数のＬＥＤ単体２１０を、蛍光体を含む１つのカバーで覆うような構成であっても良い。
また、蛍光体キャップ２２０の材料としてシリコーンゴムを用いたが、これに限定されるものではなく、フッ素系ゴム等を用いても良い。すなわち、紫外線を透過させ、紫外線による劣化が少ない材料であればよい。
さらに、上記各実施形態では、ＬＥＤ単体２１０とは別個に蛍光体キャップ２２０や蛍光体シート４３０を用いたが、例えばＬＥＤを構成する樹脂部分に蛍光体を含有させた白色ＬＥＤ等を用いても良い。
１００：照明装置
１１０：カバー部材
１２０：ベース部材
１２１：ＬＥＤ取付面
１３０：回路基板
１４０：コントロールスイッチ
１５０：商用交流電源
２００：発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット
２１０：ＬＥＤ単体
２２０：蛍光体キャップ
３００：照明装置
３１０：基板
３１１：反射面
３２０：導光板
３２１：凹部
３３０：表示板
３３１：透光部
３３２：遮光部
３３４：発光部
４００：照明装置
４１０：導光板
４１１：出射面
４１２：反射面
４１３：入射面
４２０：発光部
４３０：蛍光体シート
５００：液晶パネル
１１０：カバー部材
１２０：ベース部材
１２１：ＬＥＤ取付面
１３０：回路基板
１４０：コントロールスイッチ
１５０：商用交流電源
２００：発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット
２１０：ＬＥＤ単体
２２０：蛍光体キャップ
３００：照明装置
３１０：基板
３１１：反射面
３２０：導光板
３２１：凹部
３３０：表示板
３３１：透光部
３３２：遮光部
３３４：発光部
４００：照明装置
４１０：導光板
４１１：出射面
４１２：反射面
４１３：入射面
４２０：発光部
４３０：蛍光体シート
５００：液晶パネル
Claims (9)
- 第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体の出射面に対向するように被せられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体キャップとを含む発光ダイオードユニットを光源として用いたことを特徴とする照明装置。
- 複数の発光ダイオードユニットを２次元的に配列したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 複数の発光ダイオードユニット取付面の中央部を凸状に成形したことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
- 点灯する発光ダイオードユニットの数を調節することにより光量調節を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の照明装置。
- 発光ダイオードユニットからの出射光を導光板に入射させ、導光板の出射面を面発光させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 導光板の出射面に対向するように、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなる表示板を設けたことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
- 発光ダイオード単体として紫外線、近紫外線及び青色の各発光ダイオードのいずれかを用い、蛍光体キャップとして略白色光を発光するものを用いたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
- 第１分光スペクトル分布を有する光を出射する発光ダイオード単体と、発光ダイオード単体からの出射光を繰り返し反射することにより所定の出射面から出射させる導光板と、導光板の出射面に対向するように設けられ、発光ダイオード単体からの出射光を受けて第２分光スペクトル分布を有する蛍光を発する蛍光体シートを含むことを特徴とする照明装置。
- 蛍光体シートは、所定パターンに形成された発光部と、発光部を除く遮光部からなることを特徴とする請求項８記載の照明装置。
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