ＬＥＤ照明装置
【課題】ＬＥＤチップからの放熱性を高め、低消費電力で十分な光量を得ることができるとともに、面状の発光が可能なＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置Ａ１は、複数のＬＥＤチップ１１と、複数のＬＥＤチップ１１が直接搭載された基板２０と、を備える。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置Ａ１は、複数のＬＥＤチップ１１と、複数のＬＥＤチップ１１が直接搭載された基板２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば蛍光灯または白熱球を有するダウンライトなどの代替手段として用いるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来のＬＥＤ照明装置を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたＬＥＤ照明装置Ｘは、長矩形状の基板９１と、基板９１上に搭載された複数のＬＥＤモジュール９２と、基板９１を収容する管９３と、端子９４とを備えている。基板９１上には、複数のＬＥＤモジュール９２および端子９４に接続される図示しない配線パターンが形成されている。このＬＥＤ照明装置Ｘは、端子９４を一般用蛍光灯照明器具のソケットの差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤモジュール９２を発光させることが可能であり、一般用蛍光灯の代替手段として用いることが可能なＬＥＤランプとして構成されている。
【０００３】
一般用蛍光灯照明器具とは、主に屋内の一般照明に広く用いられる照明器具であり、たとえば日本国内においては、商用１００Ｖまたは２００Ｖ電源を用い、ＪＩＳ Ｃ７６１７に定められた直管形蛍光ランプまたはＪＩＳ Ｃ７６１８に定められた環形蛍光ランプが取り付けられる照明器具をいう。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤ照明装置Ｘを点灯させると、ＬＥＤモジュール９２のＬＥＤチップ（図示略）から熱が発する。上記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂は、比較的熱を伝えにくい。また、基板９１に対してＬＥＤモジュール９２のピン端子（図示略）がハンダ付けされた構成の場合、上記ＬＥＤチップからの熱は基板９１に伝わりにくい。このため、ＬＥＤモジュール９２に熱がこもりやすいという問題があった。また、複数のＬＥＤモジュール９２の搭載個数が少ないと、ＬＥＤモジュール９２の一つ一つが輝点として視認されてしまう。このような外観は蛍光灯とは顕著に異なり、需要者に奇異な印象を与えてしまう。
【０００５】
また、上記従来のＬＥＤ照明装置Ｘでは、カバーをなす管９３とＬＥＤモジュール９２との間に空間があり、これらの屈折率の違いから光の一部が管９３の内面で反射してしまう。そのため、ランプとして十分な光量を得るためには、ＬＥＤモジュール９２の個数を増やしたり、あるいはＬＥＤに供給する電流を増加させたりする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−５４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤチップからの放熱性を高め、低消費電力で十分な光量を得ることができるとともに、面状の発光が可能なＬＥＤ照明装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップが直接搭載された導通支持部材と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記本体は、板状である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記本体は、上記複数のＬＥＤチップが搭載された搭載部、および上記搭載部に繋がる放熱部を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップを覆う透光部材をさらに備える。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、少なくともその一部に上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、上記複数のＬＥＤチップを直接覆い、かつ上記蛍光材料を含まない第１層と、上記第１層を覆い、かつ上記蛍光材料を含む第２層とを有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップおよび上記透光部材を囲む堰をさらに有する。
【００１６】
このような構成によれば、上記ＬＥＤチップからの熱を上記導通支持部材に直接伝えることが可能である。これにより上記ＬＥＤチップの放熱性を高めることができる。また、上記ＬＥＤチップどうしの間隔を縮小するのに有利であり、上記複数のＬＥＤチップの高密度実装化を図ることができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ光源と、上記複数のＬＥＤ光源を列状に搭載した基板と、を備えたＬＥＤ照明装置であって、上記基板上において上記複数のＬＥＤ光源を覆うように透光部材が設けられており、上記透光部材は、上記ＬＥＤ光源のそれぞれに密接していることを特徴としている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、断面半円状を呈している。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材の外表面全体には、透光カバーが密接するように設けられている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤ光源が搭載された上記基板の搭載面とは反対側の面には、放熱部材が設けられている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材には、蛍光材料が含まれている。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップを樹脂パッケージで封止したＬＥＤモジュールからなる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ光源は、上記基板に実装されたＬＥＤチップからなる。
【００２４】
このような構成によれば、上記ＬＥＤ光源に密接した状態でこれを覆うように上記透光部材が設けられ、これらの間に屈折率が大きく異なる空間が存在しない。そのため、上記ＬＥＤ光源からの光が透光部材を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、できる限り少ない個数のＬＥＤ光源で、あるいは低消費電力で十分な光量を得ることができる。
【００２５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップを示す要部拡大断面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップの他の例を示す要部拡大断面図である。
【図５】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップのさらに他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図７】図６に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップを示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すＬＥＤ照明装置の一部切り欠き斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図１６】従来のＬＥＤ照明装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２８】
図１および図２は、本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ１は、複数のＬＥＤチップ１１、基板２０、透光部材３０、透光カバー４０、放熱部材５０、および口金８０を備えており、全体として細長円筒状に形成されている。このＬＥＤ照明装置Ａ１は、たとえば直管形蛍光ランプの代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられる、いわゆるＬＥＤランプとして構成されている。
【００２９】
基板２０は、長矩形状とされており、図３に示すように本体２１、絶縁膜２２、および配線パターン２３を有している。本体２１は、たとえばＡｌ製である。絶縁膜２２は、本体２１の一部を覆っており、たとえばＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2からなる。配線パターン２３は、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ、またはそれらの合金からなり、絶縁膜２２上にパターン形成されている。
【００３０】
複数のＬＥＤチップ１１は、基板２０上に千鳥状に配置されている。図３に示すように、ＬＥＤチップ１１は、ｎ型半導体層１１ａ、活性層１１ｂ、ｐ型半導体層１１ｃ、およびｐ側電極１１ｄを有しており、ｎ型半導体層１１ａを下側として配線パターン２３にダイボンディングされている。ｎ型半導体層１１ａおよびｐ型半導体層１１ｃは、たとえばＧａＮ系半導体からなる。活性層１１ｂは、ｎ型半導体層１１ａおよびｐ型半導体層１１ｃによって挟まれており、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。このようなＬＥＤチップ１１は、たとえば青色光を発する。ｐ側電極１１ｄは、ｐ型半導体層１１ｃに形成されている。ｐ側電極１１ｄと配線パターン２３とは、ワイヤ１３によって接続されている。ＬＥＤチップ１１は、その平面視寸法がたとえば０．４６ｍｍ×０．２６ｍｍ程度である。
【００３１】
本実施形態においては、複数のＬＥＤチップ１１が比較的高密度に搭載されている。これにより、これらのＬＥＤチップ１１は、肉眼によっては点光源の集合とは視認されず、均一な光を発する発光面として視認される面状光源部１１Ａを構成している。
【００３２】
透光部材３０は、複数のＬＥＤチップ１１を覆っており、第１層３１および第２層３２からなる。第１層３１は、基板２０および複数のＬＥＤチップ１１を直接覆っており、ほぼ無色透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などからなる。第２層３２は、第１層３１上に積層されており、ほぼ無色透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に蛍光材料が混入された材質からなる。この蛍光材料は、ＬＥＤチップ１１からの青色光によって励起されることにより黄色光を発する。ＬＥＤチップ１１からの青色光と上記蛍光材料からの黄色光とを混色させることにより、白色光が得られる。上記蛍光材料としては、黄色光を発するもののほかに、青色光によって励起されることにより、赤色光を発するものと緑色光を発するものとを混合したものを用いてもよい。
【００３３】
図２に示すように、透光部材３０は、堰３５によって囲まれている。堰３５は、基板２０上に矩形枠状に形成されており、たとえば樹脂からなる。堰３５は、たとえば複数のＬＥＤチップ１１を覆うように透光部材３０を形成するための液体樹脂材料を注ぐ際に、この液体樹脂材料が不当に広がってしまうことを防止する役割を果たす。
【００３４】
透光カバー４０は、ＬＥＤチップ１１から透光部材３０を透過してきた光を拡散させるために設けられている。この透光カバー４０は、断面円形状を呈しており、たとえばポリカーボネート樹脂からなる。
【００３５】
放熱部材５０は、たとえば基板２０の本体２１と同一材料のＡｌ製であり、この基板２０に接合されている。放熱部材５０は、基板２０に接合された板状部分と、この板状部分から垂直に延びる複数のフィン部からなる。
【００３６】
口金８０は、一般用蛍光灯照明器具の差込口に嵌合される部分であり、通電用の端子ピン８１を保持している。口金８０は、基板２０の長手方向両端部に取り付けられており、各端子ピン８１は、配線パターン２３に通じている。各端子ピン８１を蛍光灯照明器具の差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤチップ１１に電力が供給され、ＬＥＤチップ１１が発光させられる。
【００３７】
次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１の作用について説明する。
【００３８】
本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１からの熱は、基板２０に対して直接伝えられる。このため、図１６に示す例のようにＬＥＤモジュール９２の形態で基板９１に搭載される構成と比較して、ＬＥＤチップ１１からの放熱を促進することができる。
【００３９】
複数のＬＥＤチップ１１を導通支持部材である基板２０に直接搭載するため、図１６の例に示すＬＥＤモジュール９２を構成するための封止樹脂やピン端子といった部品は、本実施形態には存在しない。このため、ＬＥＤチップ１１どうしの間隔を顕著に狭めることが可能である。これにより、肉眼によっては点光源の集合とは視認し得ない、面状光を発する面状光源部１１Ａを構成することができる。これにより、従来の蛍光灯の代替手段として用いた場合に、奇異な印象を与えるおそれが少ない。
【００４０】
また、複数のＬＥＤチップ１１の個数が多いほど各ＬＥＤチップ１１に流れる電流を小さくすることができる。この電流が小さいほど、ＬＥＤチップ１１の発光効率を高め、熱として消費されるエネルギーを削減することが可能である。
【００４１】
ＬＥＤチップ１１からの光は、第１層３１を透過した後に、第２層３２を透過する。第２層３２は、透光部材３０の表層に位置するため、ＬＥＤチップ１１から斜め上方に発せられた光は、第１層３１中を比較的長く透過した後に、第２層３２中を比較的短く透過する。このため、斜め上方に発せられた光が、過大に多量の蛍光材料を励起してしまうおそれが少ない。これは、適切な混色によって鮮明な白色光を得るのに有利である。
【００４２】
図４〜図１５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００４３】
図４は、透光部材３０の他の例を示している。同図に示された透光部材３０は、その全体に蛍光材料が混入されている。このような実施形態によっても、ＬＥＤチップ１１の放熱促進や適切な面状光源部１１Ａの実現を図ることができる。また、複数のＬＥＤチップ１１として、赤色光、緑色光、青色光を発するものを用いることにより、白色光を得る構成としてもよい。この場合、透光部材３０には蛍光材料を混入しなくてもよい。
【００４４】
図５は、ＬＥＤチップ１１の他の例を示している。同図に示されたＬＥＤチップ１１は、いわゆるフリップチップタイプのＬＥＤチップであり、基板１１ｅ、ｎ型半導体層１１ａ、活性層１１ｂ、ｐ型半導体層１１ｃ、ｎ側電極１１ｆ、およびｐ側電極１１ｄを有している。基板１１ｅは、たとえばサファイアからなり、ＬＥＤチップ１１の土台となっている。ｎ型半導体層１１ａは、たとえばバッファ層を介して基板１１ｅに接合されており、たとえばｎ−ＧａＮ系半導体からなる。活性層１１ｂは、ＭＱＷ構造とされた層であり、ｎ側電極１１ｆから供給される電子とｐ側電極１１ｄから供給される正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。活性層１１ｂは、たとえば複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層されている。ｐ型半導体層１１ｃは、活性層１１ｂを挟んでｎ型半導体層１１ａと反対側に形成されており、たとえばｐ−ＧａＮ系半導体からなる。ｎ側電極１１ｆは、ｎ型半導体層１１ａと導通しており、ｐ側電極１１ｄは、ｐ型半導体層１１ｃと導通している。ｎ側電極１１ｆおよびｐ側電極１１ｄは、たとえばＡｌ、Ｎｉが積層された構造、あるいはＷ、Ｚｒ、Ｐｔを含む金属層からなる。このようなＬＥＤチップ１１は、活性層１１ｂからたとえば青色光を発し、配線パターン２３に対してたとえば共晶ボンディングされている。
【００４５】
このような実施形態によれば、図３および図４に示した実施形態と異なり、ワイヤ１３をボンディングするための領域を基板２０上に確保する必要がない。このため、ＬＥＤチップ１１どうしの間隔をより縮小することが可能である。これは、ＬＥＤチップ１１の高密度実装化に有利である。
【００４６】
図６および図７は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ２は、上述した実施形態における基板２０を備えておらず、放熱部材５０に複数のＬＥＤチップ１１が搭載されている。図７に示すように、本実施形態の放熱部材５０は、たとえばアルミからなる本体５１、本体５１を覆う絶縁膜５２、および絶縁膜５２上に形成された配線パターン５３からなる。この配線パターン５３にＬＥＤチップ１１がボンディングされている。
【００４７】
このような実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１からの熱を放熱部材５０に直接伝えることが可能である。したがって、ＬＥＤチップ１１の放熱性をさらに高めることができる。
【００４８】
図８および図９は、本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ３は、基板２０、複数のＬＥＤチップ１１、リフレクタ６０、筐体５１、コネクタ７１、およびホルダ７２を備えている。ＬＥＤ照明装置Ａ３は、図９の上下方向において天地を逆にした姿勢で、天井に設けられた開口スペースに設置されることにより、いわゆるダウンライトして用いられるものである。
【００４９】
基板２０は、円形であり、その直径が６６ｍｍ程度である。複数のＬＥＤチップ１１が搭載されている領域は、直径５０〜６０ｍｍ程度の円形領域である。基板２０には、複数のＬＥＤチップ１１が上述した実施形態と同様の形態で搭載されている。なお、図８および図９においては透光部材３０を省略している。複数のＬＥＤチップ１１が搭載された円形領域は、面状光源部１１Ａを構成している。
【００５０】
リフレクタ６０は、開口６１，６２を有し、基板２０から遠ざかるほど断面寸法が大となるコーン状であり、たとえばアルミからなる。リフレクタ６０は、複数のＬＥＤチップ１１を囲んでおり、これらから出射された光を反射する。リフレクタ６０の内面は、たとえば凹凸状のＡｌメッキ面とされている。
【００５１】
筐体５１は、たとえばアルミからなり、基板２０およびリフレクタ６０を支持している。ＬＥＤチップ１１の発光時には、ＬＥＤチップ１１からの熱が基板２０を介してリフレクタ４０および筐体５０に伝えられる。これにより、ＬＥＤチップ１１の放熱促進を図っている。コネクタ７１は、ＬＥＤ照明装置Ａ３が天井に設置されるときに、建造物側のコネクタ（図示略）と接続されるものである。ホルダ７２は、たとえばステンレス（ＳＵＳ３０１）製のプレートを折り曲げ加工したものである。ホルダ７２は、ＬＥＤ照明装置Ａ３を天井に取り付ける際に、天井の一部と係合することにより、ＬＥＤ照明装置Ａ３を保持する。
【００５２】
このようなダウンライトとして用いられるＬＥＤ照明装置Ａ３においても、ＬＥＤチップ１１の放熱性向上を図りつつ、均一な面状光を発する面状光源部１１Ａを構成することができる。
【００５３】
図１０および図１１は、本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４は、光源となる複数のＬＥＤモジュール１０、基板２０、透光部材３０、透光カバー４０、放熱部材５０、および口金８０を備えており、全体として細長円筒状に形成されている。このＬＥＤ照明装置Ａ４は、たとえば直管形蛍光ランプの代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられるＬＥＤランプとしてこうせいされている。
【００５４】
ＬＥＤモジュール１０は、基板２０上において所定の間隔で列をなすように複数個搭載されている。図１１に示すように、各ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤチップ１１、これを保護する樹脂パッケージ１２、およびワイヤ１３によってＬＥＤチップ１１と導通された状態でこれを支持するベース部材１４からなる。ＬＥＤチップ１１は、たとえばＧａＮ系半導体からなり、青色光を発光する。樹脂パッケージ１２は、透光性をもつたとえばシリコーン樹脂からなる。この樹脂パッケージ１２には、たとえば青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料が含まれている。ベース部材１４は、たとえば基板２０の図示しない配線パターンに導通接続された状態で基板２０に接合されている。
【００５５】
基板２０は、たとえばＡｌ製であり、長矩形状を呈している。複数のＬＥＤモジュール１０が搭載された基板２０の搭載面２０ａは、透光部材３０によって覆われている。基板２０の搭載面２０ａとは反対側の背面２０ｂには、放熱部材５０が設けられている。
【００５６】
透光部材３０は、ＬＥＤモジュール１０からの光を効率よく外方へと拡散させるためのものであり、複数のＬＥＤモジュール１０に密接した状態でこれらを覆うように設けられている。この透光部材３０は、断面半円状を呈しており、たとえばＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２の母材と同一材料からなる。これにより、たとえばＬＥＤモジュール１０のＬＥＤチップ１１で発光した青色光は、ＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２および透光部材３０を通って外方に放射される。透光部材３０の湾曲した外表面全体には、透光カバー４０が密接するように設けられている。このように、透光部材３０は、ＬＥＤモジュール１０や透光カバー４０との間に隙間がないように設けられている。そのため、ＬＥＤモジュール１０からの光は、各媒質の屈折率の違いが比較的小さいことによって反射が起こりにくく、透光部材３０を介して効率よく外方へと導かれる。
【００５７】
透光カバー４０は、ＬＥＤモジュール１０から透光部材３０を通って導かれてきた光を拡散させるために設けられており、透光部材３０に密接した状態でこれを覆うように設けられている。この透光カバー４０は、断面半円弧状を呈しており、たとえばポリカーボネート樹脂からなる。
【００５８】
放熱部材５０は、たとえば基板２０と同一材料のＡｌ製であり、この基板２０の背面２０ｂから垂直方向に複数延びる複数のフィン部を有するように形成されている。これらのフィン部は、基板２０の短手方向に所定の間隔で並ぶように設けられており、外気に触れるようになっている。これにより、放熱部材５０は、ＬＥＤモジュール１０の発光によって発生した熱を外気へと効率よく放散させる役割を果たす。
【００５９】
口金８０は、一般用蛍光灯照明器具の差込口に嵌合される部分であり、通電用の端子ピン８１を保持している。口金８０は、基板２０の長手方向両端部に取り付けられており、各端子ピン８１は、基板２０上の図示しない配線パターンに通じている。各端子ピン８１を蛍光灯照明器具の差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤモジュール１０に電力が供給され、ＬＥＤチップ１１が発光させられる。
【００６０】
次に、本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４の作用について説明する。
【００６１】
このＬＥＤ照明装置Ａ４の各ＬＥＤモジュール１０において、ＬＥＤチップ１１から出射した青色光は、その一部が樹脂パッケージ１２に含まれる蛍光材料よって黄色光となり、この黄色光とその余の青色光とが混ざることによって白色光になる。白色光は、樹脂パッケージ１２から透光部材３０へと放出され、この透光部材３０の内部で拡散した後、透光部材３０の外表面から透光カバー４０を通って外方に放射される。なお、白色光を放射させるには、ＬＥＤチップ１１の発光色を青色としつつ、上記したような蛍光材料を樹脂パッケージ１２に代えて透光部材３０に含有させるようにしてもよい。あるいは、赤色、緑色、および青色のＬＥＤチップ１１を樹脂パッケージ１２で一括封止したものをＬＥＤモジュール１０とし、これらの光の加色混合によって白色光を樹脂パッケージ１２から導光体へと放出させるようにしてもよい。
【００６２】
このとき、同一材料からなるＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２と透光部材３０とが密接しており、樹脂パッケージ１２から透光部材３０へと屈折率変化がほとんど無い状態で光が通過する。また、透光部材３０と透光カバー４０とが密接しており、これらについても屈折率の違いが比較的小さいため、透光部材３０から透光カバー４０へと屈折率変化が小さい状態で光が通過する。すなわち、ＬＥＤモジュール１０からの光は、透光カバー４０の内面側において屈折率変化による反射をほとんど起こすことなく効率よく外方へと放射される。
【００６３】
したがって、本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４によれば、ＬＥＤモジュール１０や透光カバー４０に密接した状態で透光部材３０が設けられ、これらの間に屈折率が大きく異なる空気層が介在しない。そのため、ＬＥＤモジュール１０からの光が透光部材３０を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、ＬＥＤ照明装置Ａ４では、ＬＥＤモジュール１０の個数をできる限り少なくして部品コストの低減を図りつつも十分な光量を得ることができる。また、ＬＥＤモジュール１０に供給する電流を抑えて低消費電力としつつも十分な光量を得ることができる。
【００６４】
図１２および図１３に示すＬＥＤ照明装置Ａ５は、全体として円環状に形成されており、たとえば環形蛍光ランプの代替として一般用蛍光灯照明器具に取り付けられる。透光カバー４０は、全体として円環状に形成され、断面でみると先述した実施形態によるものと同様に半円弧状を呈している。基板２０は、透光カバー４０の形状に応じて長辺部分が湾曲しており、複数の基板２０が透光カバー４０に沿って並ぶように配置されている。なお、基板２０と基板２０との間や基板２０と口金８０との間には、これらの間を埋めるように断面半円状や板状のスペーサを設けてもよい。放熱部材５０は、基板２０ごとに透光カバー４０の形状に応じて湾曲している。透光部材３０は、先述した実施形態によるものと同様に、基板２０の搭載面２０ａと透光カバー４０との間でこれらとＬＥＤモジュール１０に密接した状態で設けられている。
【００６５】
このようなＬＥＤ照明装置Ａ５によっても、透光部材３０とＬＥＤモジュール１０との間や透光部材３０と透光カバー４０との間には屈折率が大きく異なる空気層が介在せず、ＬＥＤモジュール１０からの光が透光部材３０を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、ＬＥＤ照明装置Ａ５でも、ＬＥＤモジュール１０の個数をできる限り少なくして部品コストの低減を図り、ＬＥＤモジュール１０に供給する電流を抑えて低消費電力としつつも十分な光量を得ることができる。
【００６６】
図１４に示すＬＥＤ照明装置Ａ６では、透光カバーが設けられておらず、透光部材３０のみによってＬＥＤモジュール１０が覆われている。このようなＬＥＤ照明装置Ａ６によれば、部品点数の削減によってさらなるコスト低減を図ることができ、ＬＥＤモジュール１０からの光をより効率よく外方へと導くことができる。
【００６７】
図１５に示すＬＥＤ照明装置Ａ７では、ＬＥＤチップ１１が基板２０に直接実装されており、このＬＥＤチップ１１がＬＥＤ光源になっている。透光部材３０は、ＬＥＤチップ１１に密接した状態でこれらを覆うように設けられている。このようなＬＥＤ照明装置Ａ７によって白色光を照射させるには、ＬＥＤチップ１１の発光色を青色としつつ、先述した蛍光材料を透光部材３０に含有しておけばよい。なお、赤色、緑色、および青色のＬＥＤベアチップを交互に並べつつ、これらの光の加色混合によって白色光を照射させるようにしてもよい。このようなＬＥＤ照明装置Ａ７によっても、部品点数の削減によってさらなるコスト低減を図ることができ、ＬＥＤチップ１１からの光をより効率よく外方へと導くことができる。
【００６８】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ１〜Ａ７ ＬＥＤ照明装置
１０ ＬＥＤモジュール（ＬＥＤ光源）
１１ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ光源）
１２ 樹脂パッケージ
２０ 基板（導通支持部材）
２０ａ 基板の搭載面
２０ｂ 基板の背面
２１ 本体
２２ 絶縁膜
２３ 配線パターン
３０ 透光部材
３１ 第１層
３２ 第２層
３５ 堰
４０ 透光カバー
５０ 放熱部材（導通支持部材）
５１ 本体
５２ 絶縁膜
５３ 配線パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば蛍光灯または白熱球を有するダウンライトなどの代替手段として用いるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来のＬＥＤ照明装置を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたＬＥＤ照明装置Ｘは、長矩形状の基板９１と、基板９１上に搭載された複数のＬＥＤモジュール９２と、基板９１を収容する管９３と、端子９４とを備えている。基板９１上には、複数のＬＥＤモジュール９２および端子９４に接続される図示しない配線パターンが形成されている。このＬＥＤ照明装置Ｘは、端子９４を一般用蛍光灯照明器具のソケットの差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤモジュール９２を発光させることが可能であり、一般用蛍光灯の代替手段として用いることが可能なＬＥＤランプとして構成されている。
【０００３】
一般用蛍光灯照明器具とは、主に屋内の一般照明に広く用いられる照明器具であり、たとえば日本国内においては、商用１００Ｖまたは２００Ｖ電源を用い、ＪＩＳ Ｃ７６１７に定められた直管形蛍光ランプまたはＪＩＳ Ｃ７６１８に定められた環形蛍光ランプが取り付けられる照明器具をいう。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤ照明装置Ｘを点灯させると、ＬＥＤモジュール９２のＬＥＤチップ（図示略）から熱が発する。上記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂は、比較的熱を伝えにくい。また、基板９１に対してＬＥＤモジュール９２のピン端子（図示略）がハンダ付けされた構成の場合、上記ＬＥＤチップからの熱は基板９１に伝わりにくい。このため、ＬＥＤモジュール９２に熱がこもりやすいという問題があった。また、複数のＬＥＤモジュール９２の搭載個数が少ないと、ＬＥＤモジュール９２の一つ一つが輝点として視認されてしまう。このような外観は蛍光灯とは顕著に異なり、需要者に奇異な印象を与えてしまう。
【０００５】
また、上記従来のＬＥＤ照明装置Ｘでは、カバーをなす管９３とＬＥＤモジュール９２との間に空間があり、これらの屈折率の違いから光の一部が管９３の内面で反射してしまう。そのため、ランプとして十分な光量を得るためには、ＬＥＤモジュール９２の個数を増やしたり、あるいはＬＥＤに供給する電流を増加させたりする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−５４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤチップからの放熱性を高め、低消費電力で十分な光量を得ることができるとともに、面状の発光が可能なＬＥＤ照明装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップが直接搭載された導通支持部材と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記本体は、板状である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記本体は、上記複数のＬＥＤチップが搭載された搭載部、および上記搭載部に繋がる放熱部を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップを覆う透光部材をさらに備える。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、少なくともその一部に上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、上記複数のＬＥＤチップを直接覆い、かつ上記蛍光材料を含まない第１層と、上記第１層を覆い、かつ上記蛍光材料を含む第２層とを有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップおよび上記透光部材を囲む堰をさらに有する。
【００１６】
このような構成によれば、上記ＬＥＤチップからの熱を上記導通支持部材に直接伝えることが可能である。これにより上記ＬＥＤチップの放熱性を高めることができる。また、上記ＬＥＤチップどうしの間隔を縮小するのに有利であり、上記複数のＬＥＤチップの高密度実装化を図ることができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ光源と、上記複数のＬＥＤ光源を列状に搭載した基板と、を備えたＬＥＤ照明装置であって、上記基板上において上記複数のＬＥＤ光源を覆うように透光部材が設けられており、上記透光部材は、上記ＬＥＤ光源のそれぞれに密接していることを特徴としている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、断面半円状を呈している。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材の外表面全体には、透光カバーが密接するように設けられている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤ光源が搭載された上記基板の搭載面とは反対側の面には、放熱部材が設けられている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材には、蛍光材料が含まれている。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップを樹脂パッケージで封止したＬＥＤモジュールからなる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ光源は、上記基板に実装されたＬＥＤチップからなる。
【００２４】
このような構成によれば、上記ＬＥＤ光源に密接した状態でこれを覆うように上記透光部材が設けられ、これらの間に屈折率が大きく異なる空間が存在しない。そのため、上記ＬＥＤ光源からの光が透光部材を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、できる限り少ない個数のＬＥＤ光源で、あるいは低消費電力で十分な光量を得ることができる。
【００２５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップを示す要部拡大断面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップの他の例を示す要部拡大断面図である。
【図５】図１に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップのさらに他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図７】図６に示すＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップを示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すＬＥＤ照明装置の一部切り欠き斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。
【図１６】従来のＬＥＤ照明装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２８】
図１および図２は、本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ１は、複数のＬＥＤチップ１１、基板２０、透光部材３０、透光カバー４０、放熱部材５０、および口金８０を備えており、全体として細長円筒状に形成されている。このＬＥＤ照明装置Ａ１は、たとえば直管形蛍光ランプの代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられる、いわゆるＬＥＤランプとして構成されている。
【００２９】
基板２０は、長矩形状とされており、図３に示すように本体２１、絶縁膜２２、および配線パターン２３を有している。本体２１は、たとえばＡｌ製である。絶縁膜２２は、本体２１の一部を覆っており、たとえばＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2からなる。配線パターン２３は、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ、またはそれらの合金からなり、絶縁膜２２上にパターン形成されている。
【００３０】
複数のＬＥＤチップ１１は、基板２０上に千鳥状に配置されている。図３に示すように、ＬＥＤチップ１１は、ｎ型半導体層１１ａ、活性層１１ｂ、ｐ型半導体層１１ｃ、およびｐ側電極１１ｄを有しており、ｎ型半導体層１１ａを下側として配線パターン２３にダイボンディングされている。ｎ型半導体層１１ａおよびｐ型半導体層１１ｃは、たとえばＧａＮ系半導体からなる。活性層１１ｂは、ｎ型半導体層１１ａおよびｐ型半導体層１１ｃによって挟まれており、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。このようなＬＥＤチップ１１は、たとえば青色光を発する。ｐ側電極１１ｄは、ｐ型半導体層１１ｃに形成されている。ｐ側電極１１ｄと配線パターン２３とは、ワイヤ１３によって接続されている。ＬＥＤチップ１１は、その平面視寸法がたとえば０．４６ｍｍ×０．２６ｍｍ程度である。
【００３１】
本実施形態においては、複数のＬＥＤチップ１１が比較的高密度に搭載されている。これにより、これらのＬＥＤチップ１１は、肉眼によっては点光源の集合とは視認されず、均一な光を発する発光面として視認される面状光源部１１Ａを構成している。
【００３２】
透光部材３０は、複数のＬＥＤチップ１１を覆っており、第１層３１および第２層３２からなる。第１層３１は、基板２０および複数のＬＥＤチップ１１を直接覆っており、ほぼ無色透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などからなる。第２層３２は、第１層３１上に積層されており、ほぼ無色透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に蛍光材料が混入された材質からなる。この蛍光材料は、ＬＥＤチップ１１からの青色光によって励起されることにより黄色光を発する。ＬＥＤチップ１１からの青色光と上記蛍光材料からの黄色光とを混色させることにより、白色光が得られる。上記蛍光材料としては、黄色光を発するもののほかに、青色光によって励起されることにより、赤色光を発するものと緑色光を発するものとを混合したものを用いてもよい。
【００３３】
図２に示すように、透光部材３０は、堰３５によって囲まれている。堰３５は、基板２０上に矩形枠状に形成されており、たとえば樹脂からなる。堰３５は、たとえば複数のＬＥＤチップ１１を覆うように透光部材３０を形成するための液体樹脂材料を注ぐ際に、この液体樹脂材料が不当に広がってしまうことを防止する役割を果たす。
【００３４】
透光カバー４０は、ＬＥＤチップ１１から透光部材３０を透過してきた光を拡散させるために設けられている。この透光カバー４０は、断面円形状を呈しており、たとえばポリカーボネート樹脂からなる。
【００３５】
放熱部材５０は、たとえば基板２０の本体２１と同一材料のＡｌ製であり、この基板２０に接合されている。放熱部材５０は、基板２０に接合された板状部分と、この板状部分から垂直に延びる複数のフィン部からなる。
【００３６】
口金８０は、一般用蛍光灯照明器具の差込口に嵌合される部分であり、通電用の端子ピン８１を保持している。口金８０は、基板２０の長手方向両端部に取り付けられており、各端子ピン８１は、配線パターン２３に通じている。各端子ピン８１を蛍光灯照明器具の差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤチップ１１に電力が供給され、ＬＥＤチップ１１が発光させられる。
【００３７】
次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１の作用について説明する。
【００３８】
本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１からの熱は、基板２０に対して直接伝えられる。このため、図１６に示す例のようにＬＥＤモジュール９２の形態で基板９１に搭載される構成と比較して、ＬＥＤチップ１１からの放熱を促進することができる。
【００３９】
複数のＬＥＤチップ１１を導通支持部材である基板２０に直接搭載するため、図１６の例に示すＬＥＤモジュール９２を構成するための封止樹脂やピン端子といった部品は、本実施形態には存在しない。このため、ＬＥＤチップ１１どうしの間隔を顕著に狭めることが可能である。これにより、肉眼によっては点光源の集合とは視認し得ない、面状光を発する面状光源部１１Ａを構成することができる。これにより、従来の蛍光灯の代替手段として用いた場合に、奇異な印象を与えるおそれが少ない。
【００４０】
また、複数のＬＥＤチップ１１の個数が多いほど各ＬＥＤチップ１１に流れる電流を小さくすることができる。この電流が小さいほど、ＬＥＤチップ１１の発光効率を高め、熱として消費されるエネルギーを削減することが可能である。
【００４１】
ＬＥＤチップ１１からの光は、第１層３１を透過した後に、第２層３２を透過する。第２層３２は、透光部材３０の表層に位置するため、ＬＥＤチップ１１から斜め上方に発せられた光は、第１層３１中を比較的長く透過した後に、第２層３２中を比較的短く透過する。このため、斜め上方に発せられた光が、過大に多量の蛍光材料を励起してしまうおそれが少ない。これは、適切な混色によって鮮明な白色光を得るのに有利である。
【００４２】
図４〜図１５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００４３】
図４は、透光部材３０の他の例を示している。同図に示された透光部材３０は、その全体に蛍光材料が混入されている。このような実施形態によっても、ＬＥＤチップ１１の放熱促進や適切な面状光源部１１Ａの実現を図ることができる。また、複数のＬＥＤチップ１１として、赤色光、緑色光、青色光を発するものを用いることにより、白色光を得る構成としてもよい。この場合、透光部材３０には蛍光材料を混入しなくてもよい。
【００４４】
図５は、ＬＥＤチップ１１の他の例を示している。同図に示されたＬＥＤチップ１１は、いわゆるフリップチップタイプのＬＥＤチップであり、基板１１ｅ、ｎ型半導体層１１ａ、活性層１１ｂ、ｐ型半導体層１１ｃ、ｎ側電極１１ｆ、およびｐ側電極１１ｄを有している。基板１１ｅは、たとえばサファイアからなり、ＬＥＤチップ１１の土台となっている。ｎ型半導体層１１ａは、たとえばバッファ層を介して基板１１ｅに接合されており、たとえばｎ−ＧａＮ系半導体からなる。活性層１１ｂは、ＭＱＷ構造とされた層であり、ｎ側電極１１ｆから供給される電子とｐ側電極１１ｄから供給される正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。活性層１１ｂは、たとえば複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層されている。ｐ型半導体層１１ｃは、活性層１１ｂを挟んでｎ型半導体層１１ａと反対側に形成されており、たとえばｐ−ＧａＮ系半導体からなる。ｎ側電極１１ｆは、ｎ型半導体層１１ａと導通しており、ｐ側電極１１ｄは、ｐ型半導体層１１ｃと導通している。ｎ側電極１１ｆおよびｐ側電極１１ｄは、たとえばＡｌ、Ｎｉが積層された構造、あるいはＷ、Ｚｒ、Ｐｔを含む金属層からなる。このようなＬＥＤチップ１１は、活性層１１ｂからたとえば青色光を発し、配線パターン２３に対してたとえば共晶ボンディングされている。
【００４５】
このような実施形態によれば、図３および図４に示した実施形態と異なり、ワイヤ１３をボンディングするための領域を基板２０上に確保する必要がない。このため、ＬＥＤチップ１１どうしの間隔をより縮小することが可能である。これは、ＬＥＤチップ１１の高密度実装化に有利である。
【００４６】
図６および図７は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ２は、上述した実施形態における基板２０を備えておらず、放熱部材５０に複数のＬＥＤチップ１１が搭載されている。図７に示すように、本実施形態の放熱部材５０は、たとえばアルミからなる本体５１、本体５１を覆う絶縁膜５２、および絶縁膜５２上に形成された配線パターン５３からなる。この配線パターン５３にＬＥＤチップ１１がボンディングされている。
【００４７】
このような実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１からの熱を放熱部材５０に直接伝えることが可能である。したがって、ＬＥＤチップ１１の放熱性をさらに高めることができる。
【００４８】
図８および図９は、本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ３は、基板２０、複数のＬＥＤチップ１１、リフレクタ６０、筐体５１、コネクタ７１、およびホルダ７２を備えている。ＬＥＤ照明装置Ａ３は、図９の上下方向において天地を逆にした姿勢で、天井に設けられた開口スペースに設置されることにより、いわゆるダウンライトして用いられるものである。
【００４９】
基板２０は、円形であり、その直径が６６ｍｍ程度である。複数のＬＥＤチップ１１が搭載されている領域は、直径５０〜６０ｍｍ程度の円形領域である。基板２０には、複数のＬＥＤチップ１１が上述した実施形態と同様の形態で搭載されている。なお、図８および図９においては透光部材３０を省略している。複数のＬＥＤチップ１１が搭載された円形領域は、面状光源部１１Ａを構成している。
【００５０】
リフレクタ６０は、開口６１，６２を有し、基板２０から遠ざかるほど断面寸法が大となるコーン状であり、たとえばアルミからなる。リフレクタ６０は、複数のＬＥＤチップ１１を囲んでおり、これらから出射された光を反射する。リフレクタ６０の内面は、たとえば凹凸状のＡｌメッキ面とされている。
【００５１】
筐体５１は、たとえばアルミからなり、基板２０およびリフレクタ６０を支持している。ＬＥＤチップ１１の発光時には、ＬＥＤチップ１１からの熱が基板２０を介してリフレクタ４０および筐体５０に伝えられる。これにより、ＬＥＤチップ１１の放熱促進を図っている。コネクタ７１は、ＬＥＤ照明装置Ａ３が天井に設置されるときに、建造物側のコネクタ（図示略）と接続されるものである。ホルダ７２は、たとえばステンレス（ＳＵＳ３０１）製のプレートを折り曲げ加工したものである。ホルダ７２は、ＬＥＤ照明装置Ａ３を天井に取り付ける際に、天井の一部と係合することにより、ＬＥＤ照明装置Ａ３を保持する。
【００５２】
このようなダウンライトとして用いられるＬＥＤ照明装置Ａ３においても、ＬＥＤチップ１１の放熱性向上を図りつつ、均一な面状光を発する面状光源部１１Ａを構成することができる。
【００５３】
図１０および図１１は、本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４は、光源となる複数のＬＥＤモジュール１０、基板２０、透光部材３０、透光カバー４０、放熱部材５０、および口金８０を備えており、全体として細長円筒状に形成されている。このＬＥＤ照明装置Ａ４は、たとえば直管形蛍光ランプの代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられるＬＥＤランプとしてこうせいされている。
【００５４】
ＬＥＤモジュール１０は、基板２０上において所定の間隔で列をなすように複数個搭載されている。図１１に示すように、各ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤチップ１１、これを保護する樹脂パッケージ１２、およびワイヤ１３によってＬＥＤチップ１１と導通された状態でこれを支持するベース部材１４からなる。ＬＥＤチップ１１は、たとえばＧａＮ系半導体からなり、青色光を発光する。樹脂パッケージ１２は、透光性をもつたとえばシリコーン樹脂からなる。この樹脂パッケージ１２には、たとえば青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料が含まれている。ベース部材１４は、たとえば基板２０の図示しない配線パターンに導通接続された状態で基板２０に接合されている。
【００５５】
基板２０は、たとえばＡｌ製であり、長矩形状を呈している。複数のＬＥＤモジュール１０が搭載された基板２０の搭載面２０ａは、透光部材３０によって覆われている。基板２０の搭載面２０ａとは反対側の背面２０ｂには、放熱部材５０が設けられている。
【００５６】
透光部材３０は、ＬＥＤモジュール１０からの光を効率よく外方へと拡散させるためのものであり、複数のＬＥＤモジュール１０に密接した状態でこれらを覆うように設けられている。この透光部材３０は、断面半円状を呈しており、たとえばＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２の母材と同一材料からなる。これにより、たとえばＬＥＤモジュール１０のＬＥＤチップ１１で発光した青色光は、ＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２および透光部材３０を通って外方に放射される。透光部材３０の湾曲した外表面全体には、透光カバー４０が密接するように設けられている。このように、透光部材３０は、ＬＥＤモジュール１０や透光カバー４０との間に隙間がないように設けられている。そのため、ＬＥＤモジュール１０からの光は、各媒質の屈折率の違いが比較的小さいことによって反射が起こりにくく、透光部材３０を介して効率よく外方へと導かれる。
【００５７】
透光カバー４０は、ＬＥＤモジュール１０から透光部材３０を通って導かれてきた光を拡散させるために設けられており、透光部材３０に密接した状態でこれを覆うように設けられている。この透光カバー４０は、断面半円弧状を呈しており、たとえばポリカーボネート樹脂からなる。
【００５８】
放熱部材５０は、たとえば基板２０と同一材料のＡｌ製であり、この基板２０の背面２０ｂから垂直方向に複数延びる複数のフィン部を有するように形成されている。これらのフィン部は、基板２０の短手方向に所定の間隔で並ぶように設けられており、外気に触れるようになっている。これにより、放熱部材５０は、ＬＥＤモジュール１０の発光によって発生した熱を外気へと効率よく放散させる役割を果たす。
【００５９】
口金８０は、一般用蛍光灯照明器具の差込口に嵌合される部分であり、通電用の端子ピン８１を保持している。口金８０は、基板２０の長手方向両端部に取り付けられており、各端子ピン８１は、基板２０上の図示しない配線パターンに通じている。各端子ピン８１を蛍光灯照明器具の差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤモジュール１０に電力が供給され、ＬＥＤチップ１１が発光させられる。
【００６０】
次に、本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４の作用について説明する。
【００６１】
このＬＥＤ照明装置Ａ４の各ＬＥＤモジュール１０において、ＬＥＤチップ１１から出射した青色光は、その一部が樹脂パッケージ１２に含まれる蛍光材料よって黄色光となり、この黄色光とその余の青色光とが混ざることによって白色光になる。白色光は、樹脂パッケージ１２から透光部材３０へと放出され、この透光部材３０の内部で拡散した後、透光部材３０の外表面から透光カバー４０を通って外方に放射される。なお、白色光を放射させるには、ＬＥＤチップ１１の発光色を青色としつつ、上記したような蛍光材料を樹脂パッケージ１２に代えて透光部材３０に含有させるようにしてもよい。あるいは、赤色、緑色、および青色のＬＥＤチップ１１を樹脂パッケージ１２で一括封止したものをＬＥＤモジュール１０とし、これらの光の加色混合によって白色光を樹脂パッケージ１２から導光体へと放出させるようにしてもよい。
【００６２】
このとき、同一材料からなるＬＥＤモジュール１０の樹脂パッケージ１２と透光部材３０とが密接しており、樹脂パッケージ１２から透光部材３０へと屈折率変化がほとんど無い状態で光が通過する。また、透光部材３０と透光カバー４０とが密接しており、これらについても屈折率の違いが比較的小さいため、透光部材３０から透光カバー４０へと屈折率変化が小さい状態で光が通過する。すなわち、ＬＥＤモジュール１０からの光は、透光カバー４０の内面側において屈折率変化による反射をほとんど起こすことなく効率よく外方へと放射される。
【００６３】
したがって、本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４によれば、ＬＥＤモジュール１０や透光カバー４０に密接した状態で透光部材３０が設けられ、これらの間に屈折率が大きく異なる空気層が介在しない。そのため、ＬＥＤモジュール１０からの光が透光部材３０を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、ＬＥＤ照明装置Ａ４では、ＬＥＤモジュール１０の個数をできる限り少なくして部品コストの低減を図りつつも十分な光量を得ることができる。また、ＬＥＤモジュール１０に供給する電流を抑えて低消費電力としつつも十分な光量を得ることができる。
【００６４】
図１２および図１３に示すＬＥＤ照明装置Ａ５は、全体として円環状に形成されており、たとえば環形蛍光ランプの代替として一般用蛍光灯照明器具に取り付けられる。透光カバー４０は、全体として円環状に形成され、断面でみると先述した実施形態によるものと同様に半円弧状を呈している。基板２０は、透光カバー４０の形状に応じて長辺部分が湾曲しており、複数の基板２０が透光カバー４０に沿って並ぶように配置されている。なお、基板２０と基板２０との間や基板２０と口金８０との間には、これらの間を埋めるように断面半円状や板状のスペーサを設けてもよい。放熱部材５０は、基板２０ごとに透光カバー４０の形状に応じて湾曲している。透光部材３０は、先述した実施形態によるものと同様に、基板２０の搭載面２０ａと透光カバー４０との間でこれらとＬＥＤモジュール１０に密接した状態で設けられている。
【００６５】
このようなＬＥＤ照明装置Ａ５によっても、透光部材３０とＬＥＤモジュール１０との間や透光部材３０と透光カバー４０との間には屈折率が大きく異なる空気層が介在せず、ＬＥＤモジュール１０からの光が透光部材３０を介して外方へと効率よく導かれる。これにより、ＬＥＤ照明装置Ａ５でも、ＬＥＤモジュール１０の個数をできる限り少なくして部品コストの低減を図り、ＬＥＤモジュール１０に供給する電流を抑えて低消費電力としつつも十分な光量を得ることができる。
【００６６】
図１４に示すＬＥＤ照明装置Ａ６では、透光カバーが設けられておらず、透光部材３０のみによってＬＥＤモジュール１０が覆われている。このようなＬＥＤ照明装置Ａ６によれば、部品点数の削減によってさらなるコスト低減を図ることができ、ＬＥＤモジュール１０からの光をより効率よく外方へと導くことができる。
【００６７】
図１５に示すＬＥＤ照明装置Ａ７では、ＬＥＤチップ１１が基板２０に直接実装されており、このＬＥＤチップ１１がＬＥＤ光源になっている。透光部材３０は、ＬＥＤチップ１１に密接した状態でこれらを覆うように設けられている。このようなＬＥＤ照明装置Ａ７によって白色光を照射させるには、ＬＥＤチップ１１の発光色を青色としつつ、先述した蛍光材料を透光部材３０に含有しておけばよい。なお、赤色、緑色、および青色のＬＥＤベアチップを交互に並べつつ、これらの光の加色混合によって白色光を照射させるようにしてもよい。このようなＬＥＤ照明装置Ａ７によっても、部品点数の削減によってさらなるコスト低減を図ることができ、ＬＥＤチップ１１からの光をより効率よく外方へと導くことができる。
【００６８】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ１〜Ａ７ ＬＥＤ照明装置
１０ ＬＥＤモジュール（ＬＥＤ光源）
１１ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ光源）
１２ 樹脂パッケージ
２０ 基板（導通支持部材）
２０ａ 基板の搭載面
２０ｂ 基板の背面
２１ 本体
２２ 絶縁膜
２３ 配線パターン
３０ 透光部材
３１ 第１層
３２ 第２層
３５ 堰
４０ 透光カバー
５０ 放熱部材（導通支持部材）
５１ 本体
５２ 絶縁膜
５３ 配線パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤチップと、
上記複数のＬＥＤチップが直接搭載された導通支持部材と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
上記本体は、板状である、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
上記本体は、上記複数のＬＥＤチップが搭載された搭載部、および上記搭載部に繋がる放熱部を有する、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
上記複数のＬＥＤチップを覆う透光部材をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
上記透光部材は、少なくともその一部に上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む、請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
上記透光部材は、上記複数のＬＥＤチップを直接覆い、かつ上記蛍光材料を含まない第１層と、上記第１層を覆い、かつ上記蛍光材料を含む第２層とを有する、請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
上記複数のＬＥＤチップおよび上記透光部材を囲む堰をさらに有する、請求項５ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
複数のＬＥＤ光源と、
上記複数のＬＥＤ光源を列状に搭載した基板と、
を備えたＬＥＤ照明装置であって、
上記基板上において上記複数のＬＥＤ光源を覆うように透光部材が設けられており、
上記透光部材は、上記ＬＥＤ光源のそれぞれに密接していることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
上記透光部材は、断面半円状を呈している、請求項９に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
上記透光部材の外表面全体には、透光カバーが密接するように設けられている、請求項９または１０に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
上記複数のＬＥＤ光源が搭載された上記基板の搭載面とは反対側の面には、放熱部材が設けられている、請求項９ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
上記透光部材には、蛍光材料が含まれている、請求項９ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
上記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップを樹脂パッケージで封止したＬＥＤモジュールからなる、請求項９ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
上記ＬＥＤ光源は、上記基板に実装されたＬＥＤチップからなる、請求項９ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
複数のＬＥＤチップと、
上記複数のＬＥＤチップが直接搭載された導通支持部材と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
上記本体は、板状である、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
上記本体は、上記複数のＬＥＤチップが搭載された搭載部、および上記搭載部に繋がる放熱部を有する、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
上記複数のＬＥＤチップを覆う透光部材をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
上記透光部材は、少なくともその一部に上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む、請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
上記透光部材は、上記複数のＬＥＤチップを直接覆い、かつ上記蛍光材料を含まない第１層と、上記第１層を覆い、かつ上記蛍光材料を含む第２層とを有する、請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
上記複数のＬＥＤチップおよび上記透光部材を囲む堰をさらに有する、請求項５ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
複数のＬＥＤ光源と、
上記複数のＬＥＤ光源を列状に搭載した基板と、
を備えたＬＥＤ照明装置であって、
上記基板上において上記複数のＬＥＤ光源を覆うように透光部材が設けられており、
上記透光部材は、上記ＬＥＤ光源のそれぞれに密接していることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
上記透光部材は、断面半円状を呈している、請求項９に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
上記透光部材の外表面全体には、透光カバーが密接するように設けられている、請求項９または１０に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
上記複数のＬＥＤ光源が搭載された上記基板の搭載面とは反対側の面には、放熱部材が設けられている、請求項９ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
上記透光部材には、蛍光材料が含まれている、請求項９ないし１２のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
上記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップを樹脂パッケージで封止したＬＥＤモジュールからなる、請求項９ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
上記ＬＥＤ光源は、上記基板に実装されたＬＥＤチップからなる、請求項９ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１５３７６１（Ｐ２０１０−１５３７６１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９４８７（Ｐ２００９−９４８７）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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