JP2014135437A - 発光モジュール、照明装置および照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板110の上面111に第1および第2の発光素子120,130が実装され、それら発光素子120,130が波長変換部材140によって封止された発光モジュール100であって、前記第2の発光素子130から出射される光のピーク波長は、前記第1の発光素子120から出射される光のピーク波長と異なり、前記波長変換部材140における前記第2の発光素子130の直上部分142は、前記波長変換部材140における前記第1の発光素子120の直上の部分141よりも、前記基板110の上面111と直交する方向の最大厚みが薄い構成とする。
【選択図】図6
Description
しかしながら、上記タイプの発光モジュールから得られる白色光は、赤色成分が不足しているため演色性が良好でない傾向にある。そこで、赤色光を出射する赤色LEDを追加することで赤色成分を補って、青色光と黄色光と赤色光との混色によって演色性の良い白色光を得ることが提案されている(特許文献1)。
前記第2の発光素子から出射される光のピーク波長は、前記第1の発光素子から出射される光のピーク波長と異なり、前記波長変換部材における前記第2の発光素子の直上部分は、前記波長変換部材における前記第1の発光素子の直上の部分よりも、前記基板の上面と直交する方向の最大厚みが薄いことを特徴とする。
以下、本発明の一態様に係る発光モジュール、照明装置および照明器具を、図面を参照しながら説明する。
<照明器具>
図1は、本発明の一態様に係る照明器具を示す断面図である。図1に示すように、本発明の一態様に係る照明器具1は、例えば、天井2に埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、灯具3、回路ユニット4、調光ユニット5、および、照明装置10を備える。
調光ユニット5は、ユーザーが照明装置10の照明光の輝度を調整するためのものであって、回路ユニット4と電気的に接続されており、ユーザーの操作を受けて調光信号を回路ユニット4に出力する。
図2は、本発明の一態様に係る照明装置を示す斜視図である。図3は、本発明の一態様に係る照明装置を示す分解斜視図である。図2および図3に示すように、本発明の一態様に係る照明装置10は、例えば、ランプユニットであって、ベース20、ホルダ30、化粧カバー40、カバー50、カバー押え部材60、配線部材70、および発光モジュール100等を備える。
カバー50は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料によって形成されており、発光モジュール100から出射された光はカバー50を透過して照明装置10の外部へ取り出される。当該カバー50は、波長変換部材140を覆うドーム状であってレンズ機能を有する本体部51と、当該本体部51の周縁部から外方へ延設された外鍔部52とを有し、当該外鍔部52がベース20に固定されている。外鍔部52には、カバー押え部材60のボス部61に対応する位置にボス部61を避けるための半円状の切欠部53が形成されている。
<発光モジュール>
図4は、本発明の一態様に係る発光モジュールを示す平面図である。図4に示すように、発光モジュール100は、基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、波長変換部材140、枠体150、複数の端子部161〜164、配線171,172、および伝熱部材180を備える。
各第2の発光素子130は、例えば、ピーク波長が615nm以上660nm以下の赤色光を出射する赤色LEDであって、COB技術を用いて基板110の上面111にフェイスアップ実装されている。それら第2の発光素子130も、4つの素子列のいずれかに属するようにグループ化されている。
第1の発光素子120が青色光を出射し、第2の発光素子130が赤色光を出射し、波長変換部材140が青色光の一部を黄色光に波長変換するため、それら青色光と赤色光と黄色光との混色によって、発光モジュール100全体として白色光を出射する。なお、本願において、青色、赤色、黄色、白色など光の色を特定する表現は、国際照明委員会(CIE)で規定されているような厳密なものではなく(例えば、国際照明委員会は、青色の波長を435.8nm、赤色の波長を700nmと規定している。)、光の波長領域をおおよその範囲で特定するものに過ぎない。したがって、光の波長領域を厳密に特定する必要がある場合は、数値範囲を用いて特定している。
発光効率が向上する効果を、従来の発光モジュールとの比較によって説明する。図6は、従来の発光モジュールを説明するための断面図である。図6に示すように、従来の発光モジュールの場合は、基板910の上面911に隆起部分が形成されていない。したがって、波長変換部材940における第2の発光素子930の直上の部分942の最大厚みT92は、波長変換部材940における第1の発光素子920の直上の部分941の最大厚みT91と略同じである。仮に、最大厚みT91と最大厚みT1とが同じだとすると、最大厚みT92は最大厚みT2よりも厚いことになる。このように、最大厚みT92が厚いと、第2の発光素子930から出射された赤色光L9が波長変換部材940内を通過する距離が長くなって、赤色光L9が波長変換材料によって散乱され易い。そうすると、赤色光L9の減衰の程度が大きくなるため、発光モジュール全体としての発光効率が低くなってしまう。一方、本実施の形態に係る発光モジュール100については、最大厚みT2が最大厚みT92よりも厚いため、従来の発光モジュールよりも発光効率が高い。
発光効率を顕著に向上させるためには、直上の部分142の平均厚みが、直上の部分141の平均厚みよりも薄いことが好ましい。また、直上の部分142の厚みが、直上の部分142の全体に亘って、最大厚みT1よりも薄いことが好ましい。本実施の形態において、直上の部分141の厚みは、直上の部分141の全体に亘って均一である。また、直上の部分142の厚みも、直上の部分142の全体に亘って均一である。したがって、直上の部分141の平均厚みは最大厚みT1と略同じであり、直上の部分142の平均厚みは最大厚みT2と略同じである。すなわち、直上の部分142の平均厚みは直上の部分141の平均厚みよりも薄く、且つ、直上の部分142の厚みが直上の部分142の全体に亘って最大厚みT1よりも薄い。
端子部161〜164は、基板110の上面111における周縁部に形成された導体パターンによって構成されている。端子部161,162は、第1の発光素子120への給電用として機能しており、端子部163,164は、第2の発光素子130への給電用として機能しており、それぞれリード線71によって回路ユニット4の点灯回路部4cと接続されている。
図4に示すように、各配線171,172は、その構成の一部として、複数のボンデリングワイヤ173,174、および、複数のボンディングパッド175,176を有する。各ボンデリングワイヤ173,174は、一端がいずれかの発光素子120,130に接続されており、他端がその発光素子120,130の最寄のボンディングパッド175,176に接続されている。
以上のような電気的接続構成によって、第1の発光素子120および第2の発光素子130に独立した系統で電流を流すことが可能である。第1の発光素子120と第2の発光素子130とは、回路ユニット4によって別々に点灯制御される。回路ユニット4は、点灯回路部4c、調光比検出回路部4d、および制御回路部4eを有し、外部の商用交流電源(不図示)と電気的に接続されており、商用交流電源から入力される電流を発光モジュール100に供給する。点灯回路部4cは、AC/DCコンバータを備え、商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、制御回路部4eからの指示に基づいて直流電圧を第1の発光素子120および第2の発光素子130に印加する。調光比検出回路部4dは、調光比の情報が含まれた調光信号を調光ユニット5から取得する。制御回路部4eは、調光比に基づいて第1の発光素子120および第2の発光素子130をPWM制御する。
以下に、本発明に係る発光モジュール、照明装置および照明器具の変形例について説明する。なお、既に説明した部材と同じ部材が使用されている場合は、その部材と同じ符号を付して説明を簡略若しくは省略している。
<発光モジュール>
本発明に係る発光モジュールは、上記実施形態に係る発光モジュール100に限定されない。以下に本発明に係る発光モジュールの変形例を説明する。
蛍光体は、発光素子からの励起光にもよるが、青色蛍光体として、アルミン酸塩蛍光体たるBaMgAl10O17:Eu2+、ハロリン酸塩蛍光体たる(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+やSr10(PO4)6Cl2:Eu2+、珪酸塩(シリケート)蛍光体たるBa3MgSi2O8:Eu2+を好適に用いることができる。
蛍光体は、緑色蛍光体として、アルミン酸塩蛍光体たるBaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、α−サイアロン蛍光体たるSr1.5Al3Si9N16:Eu2+、Ca−α−SiAlON:Yb2+、β−サイアロン蛍光体たるβ−Si3N4:Eu2+、酸窒化物蛍光体たるBa3Si6O12N2:Eu2+、オクソニトリドシリケートたる(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+、オクソニトリドアルミノシリケートたる(Ba,Sr,Ca)2Si4AlON7:Ce3+、(Ba,Sr,Ca)Al2-xSixO4-xNx:Eu2+、(0<x<2)、窒化物蛍光体であるニトリドシリケートたる(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Ce3+、硫化物蛍光体であるチオガレートたるSrGa2S4:Eu2+、ガーネット蛍光体であるCa3Sc2Si3O12:Ce3+、BaY2SiAl4O12:Ce3+、Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、酸化物蛍光体たるCaSc2O4:Ce3+を好適に用いることができる。
蛍光体は、赤色蛍光体として、硫化物蛍光体であるチオガレートたる(Sr,Ca)S:Eu2+、La2O2S:Eu3+,Sm3+、珪酸塩蛍光体たるBa3MgSi2O8:Eu2+:Mn2+、窒化物蛍光体たるCaAlSiN3:Eu2+、(Ca,Sr)SiN2:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、酸窒化物蛍光体たるSr2Si5-xAlxOxN8-x:Eu2+(0≦x≦1)、Sr2(Si,Al)5(N,O)8:Eu2+を好適に用いることができる。
上記実施の形態に係る発光モジュール100では、隆起部分112〜115を形成することによって最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしていたが、それ以外の構成により、最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしても良い。図8は、変形例1に係る発光モジュールを示す平面図である。図9は、図8に示すX−X線に沿った断面図である。図8および図9に示すように、変形例1に係る発光モジュール200では、基板210の上面211に台座部材290を取り付けることによって、最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしている。
第1の発光素子120は、4つの素子列のいずれかに属するようにグループ化されている。第2の発光素子130も、4つの素子列のいずれかに属するようにグループ化されている。第1の発光素子120で構成される各素子列、および、第2の発光素子130で構成される各素子列は、いずれも台座部材290の素子実装部291a〜291dの長手方向に沿うように配置されている。第1の発光素子120で構成される各素子列は素子実装部291a〜291dの上に配置されておらず、第2の発光素子130で構成される各素子列は素子実装部291a〜291dの上に1列ずつ配置されている。第1の発光素子120で構成される素子列と第2の発光素子130で構成される素子列とは、同じ種類の発光素子で構成される素子列が隣り合わないよう交互に配置されている。
ボンディングパッド275,276は素子列の両側に位置するように形成されており、基板210に台座部材290を取り付けると、素子実装部291a〜291dの両側にボンディングパッド276が位置する。発光素子120,130とボンディングパッド275,276とは、ボンデリングワイヤ273,274によって接続されている。台座部材290は、ショートを防止するために樹脂等の絶縁性材料で形成されている。
台座部材290は、平面視はしご状であって、間隔を空けて平行に配置された4つの帯状の素子実装部291a〜291dと、それら素子実装部291a〜291dの一端部および他端部をそれぞれ連結する一対の平行な帯状の連結部292a,292bとで構成されている。台座部材290は、複数の素子実装部291a〜291dが連結部292a,292bによって連結されて一体となっているため、基板210の上面211に取り付ける際に、各素子実装部291a〜291dの位置決めが簡単である。なお、本発明に係る台座部材は必ずしも素子搭載部が連結部で連結されている必要はなく、素子列ごとに素子搭載部が独立した構成であっても良い。すなわち、複数の素子搭載部のみで台座部材が構成されていても良い。
(変形例2)
上記実施の形態に係る発光モジュール100では、第2の発光素子120の上面121の高さレベルを高くすることによって最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしていたが、それ以外の構成により、最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしても良い。図10は、変形例2に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図11は、図10に示すX−X線に沿った断面図である。図10および図11に示すように、変形例2に係る発光モジュール300では、波長変換部材340における第2の発光素子130を封止している部分340e〜340hの高さを、波長変換部材340における第1の発光素子120を封止している部分340a〜340dの高さよりも低くして、最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしている。
(変形例3)
図12は、変形例3に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図12に示すように、変形例3に係る発光モジュール400も、変形例4に係る発光モジュール300と同様に、波長変換部材440における各発光素子の直上の部分の最大高さに差を生じさせることで、最大厚みT2を最大厚みT1よりも薄くしている。
波長変換部材440は、第1の発光素子120および第2の発光素子130を素子ごとに1つずつ封止している複数の分割体440a,440bで構成されており、全ての分割体440a,440bは同じ材料で形成されている。各分割体440a,440bは、例えば、略半球状である。なお、分割体340a〜340hの形状はこのようなものに限定されず任意であって、例えば略直方体形状であっても良い。
<照明装置>
本発明に係る照明装置は、上記実施形態に係る照明装置10に限定されない。例えば、上記実施の形態は、本発明に係る照明装置をダウンライト用のランプユニットに応用する形態であったが、照明装置の形態は上記実施の形態に限定されない。例えば、以下に説明するような直管形蛍光灯などの代替として期待される直管形LEDランプや、LED電球に応用しても良い。直管形LEDランプとは、電極コイルを用いた従来の一般直管蛍光灯と略同形のLEDランプをいう。LED電球とは、従来の白熱電球と略同形のLEDランプをいう。
図13は、変形例4に係る照明装置を示す斜視図である。図13に示すように、照明装置500は、長尺筒状の筐体501と、筐体501内に配置された基台502と、基台502に搭載された発光モジュール503と、筐体501の両端部に取り付けられた一対の口金504,505とを備える。
発光モジュール503は、基板510と、当該基板510の上面に実装された第1の発光素子120および第2の発光素子130と、それら第1の発光素子120および第2の発光素子130を封止している波長変換部材540とを備える。第1の発光素子120および第2の発光素子130は、それぞれ長手方向に沿った直線状の素子列を構成するように配置されている。第1の発光素子120で構成される素子列および第2の発光素子130で構成される素子列は、それぞれ分割体540a,540bにより封止されており、それら分割体540a,540bにより波長変換部材540が構成されている。各分割体540a,540bは、それぞれが基台502の長手方向に沿った長尺状であり、間隔を空けて並行に並べて配置されている。照明装置500は、分割体540bにおける第2の発光素子130の直上の部分の最大厚みが、分割体540aにおける第1の発光素子120の直上の部分の最大厚みよりも薄いため、照明装置500の発光効率が高い。
(変形例5)
図14は、変形例5に係る照明装置を示す断面図である。図14に示すように、変形例5に係る照明装置600は、発光モジュール100、ホルダ620、回路ユニット630、回路ケース640、口金650、グローブ660、および、筐体670を主な構成とするLED電球である。
ホルダ620は、モジュール保持部621と回路保持部622とを備える。モジュール保持部621は、発光モジュール100を筐体670に取り付けるための略円板状の部材であって、アルミニウムなどの良熱伝導性材料からなり、その材料特性によって、発光モジュール100からの熱を筐体670へ熱を伝導する熱伝導部材としても機能する。回路保持部622は、例えば合成樹脂で形成された略円形皿状であって、ねじ623によってモジュール保持部621に固定されている。回路保持部622の外周には回路ケース640に係合させるための係合爪624が設けられている。
回路ケース640は、回路ユニット630を内包した状態で回路保持部622に取り付けられている。回路ケース640には、回路保持部622の係合爪624と係合する係合孔641が設けられており、前記係合爪624を前記係合孔641に係合させることによって、回路保持部622に回路ケース640が取り付けられている。
筐体670は、例えば円筒状であって、一方の開口側に発光モジュール100が配置され、他方の開口側に口金650が配置されている。当該筐体670は、発光モジュール100からの熱を放散させる放熱部材(ヒートシンク)として機能させるために、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムを基材として形成されている。
図15は、変形例6に係る照明装置を示す斜視図である。図16は、変形例6に係る照明装置を示す断面図である。図15および図16に示すように、変形例6に係る照明装置700は、発光モジュール710、グローブ720、ステム730、支持部材740、ケース750、回路ユニット760、および口金770を主な構成とするLED電球である。
図17は、変形例7に係る照明装置を示す斜視図である。図18は、変形例7に係る照明装置を示す断面図である。図19は、変形例7に係る照明装置を示す分解斜視図である。
図17に示すように、変形例7に係る照明装置800は、電源回路内蔵型のLEDユニット(ライトエンジン)であって、上記実施の形態に係る発光モジュール100、載置部材810、ケース820、カバー830、熱伝導シート840,850、固定用ネジ860、反射鏡870、および回路ユニット880を備える。
ケース820は、発光モジュール100を囲う円筒形状の筐体であって、光出射側に開口が形成されており、例えば、PBTなどの絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂筐体で構成されている。ケース820の内部には、発光モジュール100、熱伝導シート840、反射鏡870、および回路ユニット880が収容されている。
図19に示すように、載置部材810とケース820とは固定用ネジ860によって互いに固定されている。
回路ユニット880は、回路基板と当該回路基板に実装された複数個の電子部品とからなり、図面では電子部品が省略されている。当該回路ユニット880は、円形状の開口が形成された円環状の形状をしており、ケース820の内部であって反射鏡870の外周の空間に配置されている。
本発明に係る照明器具は、上記実施形態に係る照明器具1に限定されない。
例えば、上記実施の形態では、発光モジュールが照明装置の一部として照明器具に組み込まれていたが、発光モジュールは、照明装置の一部としてではなく、それ単体として照明装置を介さずに、照明器具に直接組み込まれていても良い。
以上、本発明の構成を、上記実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限られない。例えば、上記実施の形態およびその変形例の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であっても良い。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。本発明は、照明用途全般に広く利用可能である。
10,500,600,700,800 照明装置
100,200,300,400,710 発光モジュール
110,210,310,410,711 基板
111,211,311,411,711a 上面
112〜115 隆起部分
120 第1の発光素子
130 第2の発光素子
140,240,340,440,540,740 波長変換部材
141,241,341 第1の発光素子の直上の部分
142,242,342 第2の発光素子の直上の部分
280 台座部材
340a〜340h,440a,440b,740a〜740d 分割体
Claims (10)
- 基板の上面に第1および第2の発光素子が実装され、それら発光素子が波長変換部材によって封止された発光モジュールであって、
前記第2の発光素子から出射される光のピーク波長は、前記第1の発光素子から出射される光のピーク波長と異なり、
前記波長変換部材における前記第2の発光素子の直上部分は、前記波長変換部材における前記第1の発光素子の直上の部分よりも、前記基板の上面と直交する方向の最大厚みが薄いことを特徴とする発光モジュール。 - 前記第1の発光素子から出射される光のピーク波長は、前記波長変換部材が波長変換可能な波長領域内に存在し、前記第2の発光素子から出射される光のピーク波長は、前記波長変換部材が波長変換可能な波長領域内に存在しないことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
- 前記第1の発光素子は青色光を出射し、前記第2の発光素子は赤色光を出射し、前記波長変換部材は前記青色光の一部を異なる色の光に波長変換し、青色光と赤色光と前記異なる色の光との混色によって得られる白色光をモジュール全体として出射することを特徴とする請求項1または2に記載の発光モジュール。
- 前記青色光のピーク波長が450以上470nm以下であり、前記赤色光のピーク波長が615nm以上660nm以下であることを特徴とする請求項3に記載の発光モジュール。
- 前記第2の発光素子は前記基板の上面に形成された隆起部分の上に実装されており、前記第1の発光素子は前記隆起部分の上に実装されていないことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の発光モジュール
- 前記第2の発光素子は前記基板の上面に取り付けられた台座部材の上に実装されており、前記第1の発光素子は前記台座部材の上に実装されていないことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記波長変換部材は、間隔を空けて配置された複数の分割体によって構成されており、前記第1および第2の発光素子はそれぞれ別の分割体によって封止されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第2の発光素子を封止する前記分割体は、前記第1の発光素子を封止する前記分割体よりも、前記基板の上面から前記分割体の上面までの前記基板の上面と直交する方向の最大厚みが薄いことを特徴とする請求項7に記載の発光モジュール。
- 請求項1から8のいずれかに記載の発光モジュールを備えることを特徴とする照明装置。
- 請求項1から8のいずれかに記載の発光モジュールを備えることを特徴とする照明器具。
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