JP6180101B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

この発明は、発光装置に関する。

ＬＥＤなどの光源を、蛍光体含有樹脂などで覆うことにより、相関色温度を変化させた発光装置がある。蛍光体含有樹脂は、例えば、あらかじめシート状に成形されたものが用いられる。

特開２００８−５３５９０号公報 特開２００８−２３５８２４号公報 特開２０１１−２４９５７３号公報

光源が放射する光の相関色温度にバラツキがある場合や、相関色温度が異なる光を放射する複数種類の発光装置を製造したい場合、蛍光体の量を変える必要がある。
あらかじめシート状に成形された蛍光体含有樹脂を用いる場合、蛍光体の含有量が異なる複数種類のシートを用意するか、シートを加工する必要がある。
あらかじめ成形されていない蛍光体含有樹脂を用いる場合は、樹脂の量を変えることにより、蛍光体の量を変えることができるが、樹脂の量を正確に制御することは難しい場合がある。

この発明は、例えば、容易に、発光装置が放射する光の相関色温度を所望の相関色温度にすることを目的とする。

この発明にかかる発光装置は、光源と、カバー部とを有し、上記カバー部は、内側に複数の凸部を有し、透明材料によって形成され、上記光源を覆う透明カバーと、上記透明カバーの内側に、上記複数の凸部の周囲に設けられ、蛍光体を含有した樹脂とを有することを特徴とする。

この発明にかかる発光装置によれば、容易に、発光装置が放射する光の相関色温度を所望の相関色温度にすることができる。

実施の形態１における照明装置１０の外観を示す斜視図。 実施の形態１における発光モジュール１２の構造を示す正面図。 実施の形態１における発光ユニット２３の構造を示す三面図（正面図，側面図，平面図）。 実施の形態１における光源３１の構造を示す三面図（正面図，側面図，平面図）。 実施の形態１におけるカバー部３４の構造を示す四面図（正面図，側面図，平面図，底面図）。 実施の形態１におけるカバー部３４の構造を示す断面図。 実施の形態１におけるカバー部３４の構造を示す断面図。 実施の形態１における発光ユニット２３が放射する光の相関色温度を説明するための図。 実施の形態１におけるカバー部３４の製造工程を示す図。 実施の形態１におけるカバー部３４の製造過程を示す図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図１０を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明装置１０の外観を示す斜視図である。

照明装置１０は、例えば、筐体１１と、発光モジュール１２と、点灯装置（不図示）とを有する。
筐体１１は、例えば、ほぼ直方体の箱状であり、開口を有する。
発光モジュール１２は、筐体１１に内蔵されている。発光モジュール１２は、発光ユニット（図２参照）を有する。発光ユニットは、点灯装置から供給される電力により発光する。発光ユニットが発した光は、筐体１１の開口から外部に放射される。

図２は、この実施の形態における発光モジュール１２の構造を示す正面図である。

発光モジュール１２（発光装置）は、例えば、放熱部材２１と、複数の電線２２ａ〜２２ｊ（以下、単に「電線２２」と呼ぶ場合がある。他も同様。）複数の発光ユニット２３ａ〜２３ｉと、複数の固定部材２４とを有する。
発光ユニット２３ａ〜２３ｉは、例えば、線状に、ほぼ隙間なく隣接して配置されている。なお、発光ユニット２３ａ〜２３ｉは、面状に並んで配置されている構成であってもよい。
電線２２ａ（配線）は、一方の端が発光ユニット２３ａに電気接続されている。電線２２ａのもう一方の端は、点灯装置に電気接続される。電線２２ｂは、発光ユニット２３ａと発光ユニット２３ｂとの間に電気接続されている。電線２２ｃは、発光ユニット２３ｂと発光ユニット２３ｃとの間に電気接続されている。電線２２ｄは、発光ユニット２３ｃと発光ユニット２３ｄとの間に電気接続されている。電線２２ｅは、発光ユニット２３ｄと発光ユニット２３ｅとの間に電気接続されている。電線２２ｆは、発光ユニット２３ｅと発光ユニット２３ｆとの間に電気接続されている。電線２２ｇは、発光ユニット２３ｆと発光ユニット２３ｇとの間に電気接続されている。電線２２ｈは、発光ユニット２３ｇと発光ユニット２３ｈとの間に電気接続されている。電線２２ｉは、発光ユニット２３ｈと発光ユニット２３ｉとの間に電気接続されている。電線２２ｊは、一方の端が発光ユニット２３ｉに電気接続されている。電線２２ｊのもう一方の端は、点灯装置に電気接続される。これにより、発光ユニット２３ａ〜２３ｉは、直列に電気接続されている。
固定部材２４は、例えば、ネジである。固定部材２４は、発光ユニット２３を放熱部材に密着させて固定する。
放熱部材２１は、発光ユニット２３で発生した熱を放熱する。放熱部材２１は、例えばヒートシンクである。なお、放熱部材２１は、照明装置１０の筐体１１そのものであってもよい。

図３は、この実施の形態における発光ユニット２３の構造を示す三面図（正面図，側面図，平面図）である。

発光ユニット２３（発光装置）は、例えば、光源３１と、カバー部３４とを有する。
光源３１は、点灯装置から供給される電力により発光する。
カバー部３４（ホルダー）は、光源３１を覆っている。

図４は、この実施の形態における光源３１の構造を示す三面図（正面図，側面図，平面図）である。

光源３１は、例えば、複数のＬＥＤチップを基板３１１に直接実装したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）パッケージのＬＥＤ光源である。光源３１は、例えば、基板３１１と、発光部３１２と、２つのプリント配線３１３ａ，３１３ｂと、２つの接続部３１４ａ，３１４ｂと、枠３１５とを有する。
基板３１１は、例えばプリント配線板であり、熱伝導性の高い材料で形成されている。
枠３１５は、基板３１１の表面に発光部３１２を囲む形状に設けられている。枠３１５は、例えばシリコンで形成されている。
発光部３１２は、光を放射する。発光部３１２は、複数のＬＥＤ素子（不図示）と、蛍光体層（不図示）とを有する。複数のＬＥＤ素子は、基板３１１の上にボンディングされている。複数のＬＥＤ素子は、直列あるいは並列に電気接続されている。複数のＬＥＤ素子の間は、例えば金ワイヤーやフリップチップ実装などによって接続されている。複数のＬＥＤ素子は、例えば、青色光を放射する。蛍光体層は、例えば黄色蛍光体を含有した樹脂を枠３１５の内側に充填して硬化させて形成される。蛍光体層は、複数のＬＥＤ素子を覆っている。蛍光体層に含有される蛍光体は、複数のＬＥＤ素子が放射した光によって励起され、蛍光を発する。発光部３１２は、複数のＬＥＤ素子が放射した光と、蛍光体が発した蛍光とが混合した疑似白色光を放射する。
接続部３１４は、電線２２が接続される部分である。接続部３１４は、例えば、電線２２をはんだ付けするパッドである。あるいは、接続部３１４は、電線２２を接続するコネクタであってもよい。接続部３１４は、接続された電線２２を介して、点灯装置から供給される電力を入力する。接続部３１４は、枠３１５の外側に設けられている。
プリント配線３１３ａは、接続部３１４ａと、発光部３１２のＬＥＤ素子とを電気接続している。プリント配線３１３ｂは、接続部３１４ｂと、発光部３１２のＬＥＤ素子とを電気接続している。

図５は、この実施の形態におけるカバー部３４の構造を示す四面図（正面図，側面図，平面図，底面図）である。
図６は、この実施の形態におけるカバー部３４の構造を示す断面図である。
この図は、図５に示したＡ−Ａ断面を示している。
図７は、この実施の形態におけるカバー部３４の構造を示す断面図である。
この図は、図５に示したＢ−Ｂ断面を示している。

カバー部３４（カバー材）は、例えば、透明カバー４５と、蛍光体樹脂４１とを有する。

透明カバー４５は、例えばアクリル、ポリカーボネート、シリコーン、ガラスなどの透明な材料で形成されている。透明カバー４５は、光源３１を覆う。透明カバー４５は、例えば、正面部５１と、４つの側面部５２ａ〜５２ｄと、４つの鍔部５３ａ〜５３ｄと、４つの爪部５５ａ〜５５ｄと、複数の凸部５６とを有する。
正面部５１は、ほぼ長方形の板状である。カバー部３４は、正面部５１が光源３１の基板３１１とほぼ平行になるよう配置される。
側面部５２ａは、ほぼ長方形の板状である。側面部５２ａは、一辺が正面部５１の一辺に繋がっている。側面部５２ａは、正面部５１に対してほぼ垂直である。側面部５２ａは、電線挿通部５２１ａを有する。電線挿通部５２１ａは、電線２２を通すための切り欠きである。
側面部５２ｂは、ほぼ長方形の板状である。側面部５２ｂは、一辺が正面部５１の一辺に繋がっている。側面部５２ｂは、側面部５２ａに対向している。側面部５２ｂは、正面部５１に対してほぼ垂直であり、側面部５２ａに対してほぼ平行である。側面部５２ｂは、電線挿通部５２１ｂを有する。電線挿通部５２１ｂは、電線２２を通すための切り欠きである。
側面部５２ｃは、ほぼ長方形の板状である。側面部５２ｃは、一辺が正面部５１の一辺に繋がり、他の一辺が側面部５２ａの一辺に繋がり、更に他の一辺が側面部５２ｂの一辺に繋がっている。側面部５２ｃは、正面部５１及び側面部５２ａ，５２ｂに対してほぼ垂直である。
側面部５２ｄは、ほぼ長方形の板状である。側面部５２ｄは、一辺が正面部５１の一辺に繋がり、他の一辺が側面部５２ａの一辺に繋がり、更に他の一辺が側面部５２ｂの一辺に繋がっている。側面部５２ｄは、側面部５２ｃに対向している。側面部５２ｄは、正面部５１及び側面部５２ａ，５２ｂに対してほぼ垂直であり、側面部５２ｃに対してほぼ平行である。

鍔部５３ａは、ほぼ長方形の板状である。鍔部５３ａは、一辺が側面部５２ａの一辺に繋がっている。鍔部５３ａは、側面部５２ａに対してほぼ垂直であり、正面部５１に対してほぼ平行である。鍔部５３ａは、固定係合部５３１ａを有する。固定係合部５３１ａは、固定部材２４と係合する切り欠きである。
鍔部５３ｃは、ほぼ長方形の板状である。鍔部５３ｃは、一辺が側面部５２ａの一辺に繋がっている。鍔部５３ｃは、鍔部５３ａとほぼ同一平面をなす。鍔部５３ａと鍔部５３ｃとの間は、電線挿通部５２１ａによって分離されている。
鍔部５３ｂは、ほぼ長方形の板状である。鍔部５３ｂは、一辺が側面部５２ｂの一辺に繋がっている。鍔部５３ｂは、鍔部５３ａ及び鍔部５３ｃとほぼ同一平面をなす。鍔部５３ｂは、固定係合部５３１ｂを有する。固定係合部５３１ｂは、固定部材２４と係合する切り欠きである。
鍔部５３ｄは、ほぼ長方形の板状である。鍔部５３ｄは、一辺が側面部５２ｂの一辺に繋がっている。鍔部５３ｄは、鍔部５３ａ及び鍔部５３ｂ及び鍔部５３ｃとほぼ同一平面をなす。鍔部５３ｂと鍔部５３ｄとの間は、電線挿通部５２１ｂによって分離されている。

爪部５５は、光源３１の基板３１１に当接し、光源３１を放熱部材２１に押しつけるための突起である。爪部５５は、例えば、ほぼ三角柱状である。爪部５５ａは、側面部５２ａの内側に設けられている。爪部５５ｂは、側面部５２ｂの内側に設けられている。爪部５５ｃは、側面部５２ｃの内側に設けられている。爪部５５ｄは、側面部５２ｄの内側に設けられている。

凸部５６は、正面部５１の内側に設けられた突起である。複数の凸部５６は、正面部５１のほぼ全面にわたって、規則的にあるいは不規則に、面状に分布して配置されている。凸部５６の形状は、例えば、半球状である。なお、凸部５６の形状は、半球状に限らず、例えば円錐台状など他の形状であってもよい。

蛍光体樹脂４１（樹脂）は、透明カバー４５の内側に、例えば赤色あるいは黄色蛍光体を含有した樹脂で形成されている。蛍光体樹脂４１は、複数の凸部５６の周囲を囲むように設けられている。なお、凸部５６は、この例のように、蛍光体樹脂４１から頂部が島状に露出している構成であってもよいし、蛍光体樹脂４１のなかに埋没している構成であってもよい。

図８は、この実施の形態における発光ユニット２３が放射する光の相関色温度を説明するための図である。

蛍光体樹脂４１に含有される蛍光体は、光源３１が放射する混合光のうち、ＬＥＤ素子が放射する青色光によって励起され、蛍光を発する。これにより、発光ユニット２３は、光源３１が放射する混合光よりも、相関色温度が低い光を放射する。

光６１のように、蛍光体樹脂４１を通らず、凸部５６を通って外部に放射される光は、光源３１が放射したままの相関色温度を有する。
光６２のように、凸部５６を通らず、蛍光体樹脂４１を通って外部に放射される光は、光源３１が放射した光よりも低い相関色温度を有する。
光６３のように、蛍光体樹脂４１及び凸部５６を通って外部に放射される光は、光源３１が放射した光よりも低い相関色温度を有する。ただし、光６２と比べると、通過する蛍光体樹脂４１の層が薄い分、高い相関色温度を有する。

発光ユニット２３が放射する光は、これらの光の混合光である。

凸部５６の数が多ければ多いほど、また、凸部５６の大きさが大きければ大きいほど、光６１のように、蛍光体樹脂４１を通らず、凸部５６を通って外部に放射される光の割合が増える。このため、発光ユニット２３が放射する光の相関色温度は、比較的高くなる。
逆に、凸部５６の数が少なければ少ないほど、また、凸部５６の大きさが小さければ小さいほど、光６２のように、凸部５６を通らず、蛍光体樹脂４１を通って外部に放射される光の割合が増える。このため、発光ユニット２３が放射する光の相関色温度は、比較的低くなる。

例えば、発光ユニット２３が放射する光として、日本工業規格「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」（ＪＩＳ Ｚ９１１２：２００４）で定義されている「電球色」「温白色」「白色」「昼白色」あるいは「昼光色」の光を得たい場合、光源３１には、得たい光よりも相関色温度が高い光を放射するものを用いる。これにより、所望の光源色を有する発光ユニット２３を製造することができる。

また、例えば、「昼光色」の光源３１に対して、凸部５６の数が多く、あるいは、凸部５６の大きさが大きいカバー部３４を被せれば、「昼白色」や「白色」の発光ユニット２３を得ることができ、凸部５６の数が少なく、あるいは、凸部５６の大きさが小さいカバー部３４を被せれば、「温白色」や「電球色」の発光ユニット２３を得ることができる。

また、光源３１が放射する光の相関色温度には、ある程度のバラツキがある。
そこで、光源３１の相関色温度が比較的高い場合は、凸部５６の数を多くし、あるいは、凸部５６の大きさを大きくする。逆に、光源３１の相関色温度が比較的低い場合は、凸部５６の数を少なくし、あるいは、凸部５６の大きさを小さくする。
これにより、発光ユニット２３が放射する光の相関色温度をほぼ均一にすることができる。

図９は、この実施の形態におけるカバー部３４の製造工程を示す図である。

カバー部製造工程７０は、例えば、測色工程７１と、凸部算出工程７２と、凸部形成工程７３と、樹脂形成工程７４とを有する。
測色工程７１において、カバー部３４が取り付けられるべき光源３１を点灯させて、相関色温度あるいは色度座標を測定する。
凸部算出工程７２において、測色工程７１で測定した結果に基づいて、カバー部３４に設けるべき凸部５６の数や大きさを算出する。
凸部形成工程７３において、凸部算出工程７２で算出した結果に基づいて、透明カバー４５の正面部５１の内側に、凸部５６を形成する。
樹脂形成工程７４において、凸部形成工程７３で凸部５６を形成した透明カバー４５の内側に、蛍光体樹脂４１を形成する。

図１０は、この実施の形態におけるカバー部３４の製造過程を示す図である。

透明カバー４５’は、透明カバー４５を製造するための部品である。透明カバー４５’は、凸部５６を有さず、正面部５１の内側が平らである点が透明カバー４５と異なる。

凸部形成工程７３において、透明カバー４５’の正面部５１の内側に、透明シリコンなどの透明材料により凸部５６を形成して硬化させ、透明カバー４５を製造する。

樹脂形成工程７４において、透明カバー４５の内側に、所定量の蛍光体を含有する所定量の蛍光体樹脂４１を流し込んで硬化させ、カバー部３４を製造する。

以上のように、透明カバー４５の内側に凸部５６を設け、その周囲に蛍光体樹脂４１を設けることにより、発光ユニット２３が放射する光の相関色温度を、光源３１が放射した光の相関色温度より低くする。これにより、様々な相関色温度の光を放射する発光ユニット２３を、容易に製造することができる。

また、光源３１が放射する光の相関色温度や色度座標を測定し、測定した結果に基づいて、凸部５６の数や大きさを調整することにより、光源３１が放射する光の相関色温度のバラツキを吸収し、発光ユニット２３が放射する光の相関色温度を、ほぼ均一にすることができる。

発光ユニット２３が放射する光の相関色温度を調整するために、蛍光体樹脂４１の量や、蛍光体樹脂４１に含有される蛍光体の量を調整するのではなく、凸部５６の数や大きさを調整するので、相関色温度の調整が比較的容易であり、発光ユニット２３の製造コストを抑えることができる。

また、光源３１としてＣＯＢパッケージを用いる場合、発光部３１２の周囲に、接続部３１４などが設けられるので、発光部３１２は、基板３１１と比べて、小さい。このため、複数の光源３１を並べて配置すると、発光部３１２の間に隙間ができる。しかし、光源３１をカバー部３４が覆うことにより、透明カバー４５の正面部５１全体が発光面となる。カバー部３４は、基板３１１全体、あるいは、少なくとも発光部３１２及び接続部３１４を覆い、ほぼ隙間なく隣接して配置されているので、発光面が隙間なく繋がって見える。

また、透明カバー４５が放熱部材２１との間に光源３１を挟んで放熱部材２１に固定され、光源３１を放熱部材２１に押しつけるので、光源３１を放熱部材２１に密着させることができ、光源３１で発生した熱を効率よく放熱することができる。

なお、凸部５６の材料は、透明カバー４５’の材料と異なっていてもよいが、透明カバー４５’と同じ材料を使うことにより、凸部５６と正面部５１との境目における光の減衰を抑えることができ、望ましい。

以上、説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。

１０ 照明装置、１１ 筐体、１２ 発光モジュール、２１ 放熱部材、２２ 電線、２３ 発光ユニット、２４ 固定部材、３１ 光源、３１１ 基板、３１２ 発光部、３１３ プリント配線、３１４ 接続部、３１５ 枠、３４ カバー部、４１ 蛍光体樹脂、４５ 透明カバー、５１ 正面部、５２ 側面部、５２１ 電線挿通部、５３ 鍔部、５３１ 固定係合部、５５ 爪部、５６ 凸部、６１〜６３ 光、７０ カバー部製造工程、７１ 測色工程、７２ 凸部算出工程、７３ 凸部形成工程、７４ 樹脂形成工程。

Claims (6)

1. 光源と、カバー部とを有し、
   上記カバー部は、
   板状の正面部と、上記正面部の周囲を囲う側面部と、上記正面部の内側に設けられた複数の凸部とを有し、蛍光体を含まない透明材料によって形成され、上記光源を覆う透明カバーと、
   上記正面部の内側における上記複数の凸部の周囲に、上記正面部の内側の面から一定の高さまで設けられ、蛍光体を含有した樹脂とを有することを特徴とする発光装置。
2. 上記複数の凸部は、頂部が上記樹脂から露出している、又は、頂部が上記樹脂に埋没している
   請求項１に記載の発光装置。
3. 上記複数の凸部は、頂部から上記正面部の方に向かうに従って徐々に、上記正面部の内側の面と平行な断面の断面積が大きくなる
   請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 上記複数の凸部は、上記光源が放射する光の相関色温度または色度座標に基づいて、大きさ及び数の少なくともいずれかが定められて設けられたものであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光装置。
5. 上記発光装置は、複数の上記光源と、上記光源と同じ数の上記カバー部とを有し、
   それぞれの上記光源は、
   光を放射する発光部と、
   上記発光部の周囲に位置し、上記発光部を発光させる電力を上記光源に供給する配線が接続された接続部とを有し、
   複数の上記光源は、線状または面状に配置され、
   それぞれの上記カバー部は、対応する上記光源の上記発光部及び上記接続部を覆い、対応する上記光源の隣に位置する他の上記光源を覆う他のカバー部に隣接して設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
6. 上記発光装置は、上記光源で発生した熱を放熱する放熱部材を有し、
   上記透明カバーは、上記光源を上記放熱部材との間に挟んで、上記放熱部材に固定され、上記光源を上記放熱部材に押しつける
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の発光装置。

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