CN204407326U - Led模块、发光装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构简单且能够向全方位放射光的具有玻璃基板的LED模块、使用该LED模块的发光装置以及配设有该LED模块的照明装置。LED模块(1)具备：LED芯片(2)；透光性的玻璃基板(3)，含有将LED芯片(2)的放射光波长转换的荧光体(5)，且在一面(3a)侧安装有LED芯片(2)；透光性的密封构件(4)，以密封LED芯片(2)的方式设置于玻璃基板(3)的一面(3a)侧。

Description

LED模块、发光装置以及照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种将LED的放射光通过荧光体进行波长转换从而放射预定的光的LED模块、配设有该LED模块的发光装置以及照明装置。

背景技术

近年，对LED照明而言，像已有的白炽灯泡或HID灯一样要求在全方位具有配光性且对点光源化的要求也提高。根据该要求，提出有一种向全方位放射光的LED模块以及灯泡形LED灯(例如参照专利文献1)。

在该LED模块中，在具有透光性的容器的凹部的底面配置有LED芯片，凹部被包含波长转换材料的密封构件密封，在容器的背面形成有包含波长转换材料的烧结体膜，在形成于容器的背面的槽中封入有波长转换材料(含有荧光体的树脂)，从而能够从容器的前面、背面以及侧面放射所希望颜色的光。并且，为了提高散热性，容器优选是导热系数以及热辐射率较高的构件，优选由透明的玻璃或者具有透光性的陶瓷制成。

专利文献1：日本特许第4928013号公报(第11～12页、图5A～图5C)。

然而，分别在容器的凹部、背面以及槽中设置波长转换材料的结构具有制造复杂且LED模块的价格高的缺点。并且，通过凹部、背面以及槽各自的波长转换材料产生的预定的光难以达到均匀，由此，具有无法向全方位大致均匀地放射预定的光的缺点。

发明内容

本实施方式的目的在于提供一种结构简单且能够向全方位放射光的具有玻璃基板的LED模块、使用该LED模块的发光装置以及配设有该LED模块的照明装置。

本实施方式的LED模块包括：LED芯片、玻璃基板以及密封构件。

玻璃基板具有透光性，且含有将LED芯片的放射光波长转换的荧光体。LED芯片安装于玻璃基板的一面侧。密封构件具有透光性，且以密封LED芯片的方式设置于玻璃基板的一面侧。

根据本实用新型的实施方式，由于玻璃基板含有荧光体，因此能够期待使LED芯片的放射光以及将该放射光波长转换后的光的混合光分别从玻璃基板的一面、相对于一面的背面以及侧面放射。

根据本实用新型实施方式的发光装置包括：上述LED模块；接收向上述LED模块供给的电源的受电部；支承上述LED模块的支承构件；覆盖上述LED模块的透光性罩构件。

根据本实用新型实施方式的照明装置包括：上述LED模块；点亮上述LED模块的LED芯片的点灯装置；供上述LED模块以及所述点灯装置配置的装置主体。

附图说明

图1(a)是表示本实用新型的第1实施方式的LED模块的概略俯视图，图1(b)为表示本实用新型的第1实施方式的LED模块的概略纵剖视图。

图2是表示本实用新型的第2实施方式的发光装置的概略纵剖视图。

图3是表示本实用新型的第3实施方式的照明装置的局部剖切概略侧视图。

图中：1-LED模块；2-LED芯片；3-玻璃基板；4-密封构件；5-荧光体；6-填料；21-发光装置；22-作为受电部的灯头；23-支承构件；24-罩构件；25-点灯装置；41-照明装置；43-装置主体。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实用新型的一种实施方式。首先，说明本实用新型的第1实施方式。

如图1(a)及图1(b)所示，本实施方式的LED模块1包括：LED芯片2、玻璃基板3以及密封构件4。

LED芯片2是在蓝宝石基板的上表面侧具有两个电极的LED芯片， LED芯片2形成为长方体形状，并且放射蓝色光。LED芯片2几乎向全方位放射蓝色光。

玻璃基板3由较为价廉的钠钙玻璃等软质玻璃制成，形成为四角倒角成圆形的大致正方形的板状。其纵横尺寸为10～25mm，其厚度为1～10mm。在本实施方式中，纵横尺寸为20mm，厚度为10mm。并且，玻璃基板3含有荧光体5以及导热性填料6，玻璃组成物及其混合比率调整为软化温度例如成为600～700℃。通过使用软化温度为600～700℃的软质玻璃，不会使荧光体5或填料6热老化等即可以低廉的价格制造玻璃基板3，并且能够尽可能地提高从玻璃基板3射出的可见光的透过率。

荧光体5由将蓝色光波长转换成黄色光的YAG荧光体的微粒子构成。并且，填料6例如由α氧化铝(Al₂0₃)构成。该α氧化铝例如是平均粒径为2～80μm的球状氧化铝，并且是降低了钠等的含有量的高纯度材料，同时具有低磨损性、高流动性和高填充性等特性。在玻璃基板3中分别含有5～10质量％的荧光体5、40～70质量％的填料6。可以根据玻璃基板3的大小(包含厚度)等适当调整荧光体5以及填料6各自的含有率。

并且，在玻璃基板3的一面3a侧安装有多个LED芯片2。LED芯片2等间隔安装于玻璃基板3的中心的周围。在本实施方式中，以90°间隔安装有4个LED芯片2。各LED芯片2通过未图示的粘接剂粘接安装在玻璃基板3的一面3a。

在玻璃基板3的一面3a形成有配线图案7以及与配线图案7电连接的平台8。LED芯片2的两个电极通过焊丝电连接于该平台8。多个LED芯片2通过配线图案7等串联连接，并与设置于玻璃基板3的一端部的连接器9电连接。配线图案7以及平台8例如由在厚度为35μm的金属层(例如铜(Cu))的表面镀镍(Ni)，并且再次镀银(Ag)的导电材料制成。

并且，在玻璃基板3的一面3a设置有具有透光性的密封构件4，该密封构件4密封多个LED芯片2。密封构件4形成为具有预定高度的四角柱状，且其上表面4a形成为平坦状。

密封构件4由透光性树脂例如硅酮树脂制成，且混入有YAG荧光体10。在本实施方式中，YAG荧光体10的含有率被设定成使将LED芯片2的蓝色光波长转换成黄色光的比率与玻璃基板3的情况大致相同。

并且，在密封构件4的外侧且在玻璃基板3的一面3a形成有具有电绝缘性的白色的保护层11。另外，也可以在玻璃基板3的一面3a形成包围多个LED芯片2的堤部，并在该堤部的内侧填充密封构件4从而密封多个LED芯片2。此时，堤部由透光性树脂例如硅酮树脂制成，并且形成为具有预定壁厚以及预定高度的筒状。

接着，对本实用新型的第1实施方式的作用进行说明。

LED模块1的连接器9上连接有未图示的点灯装置。若从点灯装置供给有预定的电力，则预定的电流经由连接器9、配线图案7以及平台8流到各LED芯片2。LED芯片2发热的同时放射蓝色光。蓝色光入射到密封构件4内，其中一部分透过密封构件4从密封构件4的上表面4a向前方侧射出的同时向整周的侧方侧射出。并且，一部分蓝色光入射到混入于密封构件4的YAG荧光体10，从而被YAG荧光体10波长转换成黄色光。黄色光从密封构件4的上表面4a朝向前方侧射出的同时向整周的侧方侧射出。在密封构件4的前方侧以及整周的侧方侧放射有蓝色光以及黄色光混色后的白色光。

并且，从LED芯片2放射的蓝色光从玻璃基板3的一面3a侧入射到玻璃基板3内，其一部分透过玻璃基板3从玻璃基板3的背面(下表面)3b以及四个侧面3d向后方侧以及整周的侧方侧射出。并且，一部分蓝色光入射到混入于玻璃基板3的荧光体(YAG荧光体)5，从而被荧光体5波长转换成黄色光。黄色光从玻璃基板3的背面3b以及侧面3d朝向后方侧以及整周的侧方侧射出。在玻璃基板3的后方侧以及整周的侧方侧放射有蓝色光以及黄色光混色后的白色光。

在此，若玻璃基板3中的荧光体5的含有率低于5质量％，则入射到玻璃基板3内的蓝色光中，被荧光体5波长转换的黄色光的光量少于未被波长转换的蓝色光的光量，因而黄色光和蓝色光的光量差变大，从玻璃基板3放射的白色光无法得到预定的色度。

并且，若荧光体5的含有率高于10质量％，则与上述相反，入射到玻璃基板3内的蓝色光中，被荧光体5波长转换的黄色光的光量大于未被波长转换的蓝色光的光量，因而黄色光和蓝色光的光量差变大，从玻璃基板3放射的白色光无法得到预定的色度。并且，还会给与荧光体5一同混入 于玻璃基板3中的填料6的含有率带来影响。因此，在本实施方式中，将混入于玻璃基板3的荧光体5的含有率设为5～10质量％。

并且，如上所述，在玻璃基板3的前方侧，主要从密封构件4的上表面4a放射白色光，在后方侧，从玻璃基板3的背面3b放射白色光，在侧方侧，从密封构件4的侧面以及玻璃基板3的侧面3d放射白色光。因此，为了在LED模块1的全方位大致均匀地放射白色光，优选将玻璃基板3的一面3a到背面3b之间的厚度设为与密封构件4的高度大致相同至密封构件4的高度的1.5倍的范围，将玻璃基板3的纵横尺寸(大小)设为密封构件4的纵横尺寸(大小)的1.5倍以下且尽可能接近密封构件4的纵横尺寸。

如此，LED模块1通过点亮LED芯片2，向前方侧、后方侧以及整周的侧方侧大致均匀地放射白色光。即，LED模块1几乎向全方位大致均匀地放射白色光。

并且，LED芯片2所产生的热量传递到密封构件4，并在密封构件4内传递，从密封构件4向外部空间释放。并且，LED芯片2所产生的热量经由与LED芯片2粘接的粘接剂从玻璃基板3的一面3a传递到玻璃基板3内。玻璃基板3由于含有40～70质量％的导热性填料6，因此传递到玻璃基板3的一面3a的热量从一面3a侧迅速扩散而传递到玻璃基板3的背面3b以及四个侧面3d，从而从背面3b以及侧面3d向外部空间释放。

在此，若玻璃基板3中的填料6的含有率低于40质量％，则玻璃基板3内的填料6的密度变小，填料6、6之间的距离相对变大。因此，从玻璃基板3的一面3a侧经由填料6导热到背面3b以及侧面3d的速度变慢，难以抑制LED芯片2以及密封构件4的温度上升。

并且，若填料6的含有率高于70质量％，则玻璃基板3内的填料6的密度变大，会给荧光体5的含有率带来影响，并且LED芯片2所放射的蓝色光难以入射到荧光体5。并且，蓝色光以及被荧光体5波长转换的黄色光入射到填料6而被吸收的比率变大，由此，透过玻璃基板3从玻璃基板3射出的蓝色光以及黄色光各自的光量大大降低，并且蓝色光以及黄色光的光量差变大，可能无法得到预定色度的白色光。因此，在本实施方式中，将混入于玻璃基板3的填料6的含有率设定为40～70质量％。

如此，在LED模块1中，LED芯片2所产生的热量从密封构件4侧迅速散热，并且从玻璃基板3侧也迅速散热。由此，抑制LED芯片2的温度上升，使LED芯片2长寿命化。并且，密封构件4的温度上升得到抑制，从而抑制伴随LED芯片2的点亮和熄灭的密封构件4的热膨胀以及热收缩的膨胀差，能够抑制因密封构件4的裂纹等引起的老化。

根据本实施方式的LED模块1，由于玻璃基板3由含有荧光体5的透光性的四角柱状的玻璃构成，LED芯片2安装于玻璃基板3的一面3a侧且被密封构件4密封，因而能够分别从玻璃基板3的一面3a侧、背面3b侧以及侧面3d侧放射光，具有结构简单且能够在几乎全方位放射光并且能够以低廉的价格制造的效果。并且，由于玻璃基板3含有导热性填料6，因而具有如下效果：能够从玻璃基板3向空间迅速散热，从而能够使LED模块1的散热性变得良好，并且能够以简单的结构实现LED芯片2的长寿命化。

另外，在本实施方式中，密封构件4也可以不含有YAG荧光体10，从而向玻璃基板3的一面3a侧的外部空间放射LED芯片2的放射光(蓝色光)，向玻璃基板3的背面3b侧以及侧面3d侧的外部空间放射白色光。

并且，在本实施方式中，为了向LED模块1的全方位大致均匀地放射白色光，将玻璃基板3的厚度设在与密封构件4的高度大致相同至密封构件4的高度的1.5倍的范围，但是并不限于此，也可以通过将玻璃基板3的厚度设为与密封构件4的高度不同，并且将玻璃基板3的荧光体5的含有率设为与密封构件4的YAG荧光体10的含有率不同，从而向LED模块1的全方位大致均匀地放射白色光。

并且，LED模块1并不限定于在其全方位大致均匀地放射放射光，也可以构成为使来自玻璃基板3的光量和来自密封构件4的光量不同。此种情况下，玻璃基板3的厚度可以与密封构件4的高度不同，或者玻璃基板3的荧光体5的含有率可以与密封构件4的YAG荧光体10的含有率不同，或者上述两者均不同。

并且，LED模块1可以构成为，使玻璃基板3的荧光体5和密封构件4的荧光体的种类不同，从而使从玻璃基板3放射的色光和从密封构件4放射的色光不同。

并且，玻璃基板3并不限于四角柱状，也可以形成为圆柱状或多角柱状。并且，LED芯片2并不限于在上表面具有两个电极，也可以是在下表面具有两个电极的倒装型芯片或是在上表面以及下表面分别具有电极的芯片。

接着，对本实用新型的第2实施方式进行说明。

如图2所示，本实施方式的发光装置21是可装卸于灯泡用灯座的LED灯泡，其包括：图1所示的LED模块1、作为受电部的灯头22、支承构件23、罩构件24、点灯装置25。

灯头22例如为E26型，其包括：螺旋状形成有凸条26的外螺纹部27、设置于该外螺纹部27的前端侧的绝缘部28、设置于该绝缘部28的顶点的顶点连接部29。外螺纹部27例如由铝(Al)制成，顶点连接部29例如由黄铜制成，绝缘部28例如由玻璃或者陶瓷制成。外螺纹部27以及顶点连接部29经由灯泡用灯座分别与外部电源电连接。即，灯头22接收向LED模块1供给的电源。

支承构件23由支柱部30以及基座部31构成。支柱部30由导热性良好的铜或铝等金属制成，在本实施方式中由铝制成，且形成为圆筒体。并且，支柱部30的顶面通过未图示的粘接剂热连接并紧固于LED模块1的玻璃基板3的背面3b侧的中央部。该粘接剂由具有导热性以及耐热性的例如凝胶状的硅酮树脂构成。并且，支柱部30的下端部紧固于基座部31。

基座部31由与支柱部30相同的导热性良好的铜或铝等金属制成，在本实施方式中由铝制成，且形成为具有顶部31a的圆筒体。在顶部31a的中央部形成有圆筒状的贯穿孔32。支柱部30的下端部插入于该贯穿孔32，并且通过未图示的粘接剂而被固定。该粘接剂由具有导热性以及耐热性的例如凝胶状的硅酮树脂构成。

基座部31形成为嵌合于灯头22的外螺纹部27的内侧的大小，从而嵌合于外螺纹部27的开口部。并且，在基座部31的外周面和外螺纹部27的内表面之间的间隙中，填充有由具有导热性的硅酮树脂或环氧树脂等构成的未图示的粘接剂。由此，基座部31紧固于外螺纹部27。

如此，支承构件23安装于灯头22且支承LED模块1。LED模块1通过支柱部30设置在灯头22的中心轴上且离灯头22预长度的位置。

另外，支柱部30虽然形成为圆筒状，但是也可以形成为非实心的圆柱状。然而，为了使发光装置21轻量化，优选形成为圆筒状。并且，支柱部30并不限于圆筒状，也可以形成为四角、六角或八角等的角筒状或角柱状。

并且，在本实施方式中，支柱部30以及基座部31之所以分别由导热性良好的金属(即铝)制成，这是因为灯头22的外螺纹部27为接地侧电位，且LED模块1的玻璃基板3具有绝缘性。例如通过由铝制成支柱部30以及基座部31，能够将LED模块1的热量迅速传递到灯头22侧。然而，基座部31只要具有导热性以及耐热性即可，可以由具有电绝缘性的合成树脂制成。

在基座部31的内部嵌入有保持架33。保持架33由具有电绝缘性的合成树脂例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂制成，并且形成为具有凸缘部33a的有底的圆筒体。凸缘部33a设置成紧贴于基座部31以及灯头22的外螺纹部27的内表面。并且，在保持架33内容纳并支承有点灯装置25。

点灯装置25包括平板状的电路基板34以及安装于该电路基板34的两面的多种且小型的电子元件35等。电子元件35等通过形成于电路基板34的配线图案而电连接，从而形成点亮LED模块1的LED芯片2的点灯电路。点灯电路构成为将施加于灯头22的交流电压(例如100V)转换成例如3.1V左右的直流电压，并向LED芯片2供给恒定电流。

电路基板34例如由玻璃环氧材料制成，且形成为长方形，该电路基板34以其长边沿灯头22的中心轴的方式插入于保持架33内，长边方向的一端侧从保持架33突出。电路基板34的长边方向的另一端侧的端面与保持架33的内表面抵接，并在该抵接部分通过粘接剂固定于保持架33。

并且，在电路基板34的输入端子上连接有输入线36a、36b，在输出端子上连接有在前端具有连接器37的输出线38。输入线36a、36b分别与灯头22的顶点连接部29和外螺纹部27电连接。并且，输出线38穿过分别设置于保持架33以及基座部31的未图示的插通孔沿着支柱部30布线，连接器37连接于LED模块1的连接器9。

另外，若在保持架33内、灯头22和保持架33之间、基座部31和保 持架33之间的间隙内填充并紧固具有导热性、耐热性以及电绝缘性的硅酮树脂或环氧树脂等粘接剂，则能够牢固地固定保持架33以及点灯装置25。

罩构件24由具有透光性的玻璃或合成树脂制成，外表面24a以及内表面24b的形状形成为与以往的一般白炽灯灯泡的灯罩大致相同的形状。即，罩构件24形成为，在一端侧24c具有颈部39以及在另一端侧24d具有大致球面状的球部40，该颈部39具有开口，并且从颈部39朝向球部40直径缓慢扩大且厚度较薄的器体。在本实施方式中，由具有光扩散性的乳白色的聚碳酸酯树脂制成。

并且，罩构件24的颈部39嵌合于灯头22的外螺纹部27的开口部，并且通过具有耐热性的硅酮树脂或环氧树脂等粘接剂紧固。LED模块1通过支承构件23设置于球部40的大致中心部。如此，透光性的罩构件24覆盖LED模块1且安装于灯头22。

接着，对本实用新型的第2实施方式的作用进行叙述。

发光装置(LED灯泡)21安装于照明装置的灯泡用灯座。并且，若外部电源的交流电压施加于灯头22，则点灯装置25开始工作，从点灯装置25向LED模块1的多个LED芯片2供给预定的恒定电流。多个LED芯片2被点亮，并且发热的同时放射蓝色光。由于从LED芯片2放射蓝色光，因而从LED模块1向全方位放射白色光。白色光透过罩构件24从全方位向外部空间放射。罩构件24的颈部39侧的外部空间被LED模块1的从玻璃基板3的背面3b侧放射的白色光照明。

并且，LED模块1的热量向罩构件24的内部空间释放，并且传递到支承构件23的支柱部30并在支柱部30内传递，从而导热到基座部31。由于支柱部30以及基座部31由导热性良好的例如铝制成，因而导热迅速。并且，热量从基座部31导热到灯头22，从灯泡灯座朝向外部空间释放。并且，释放到罩构件24的内部空间的热量从罩构件24的外表面24a向外部空间释放。由此，抑制LED模块1的温度上升从而使LED模块1长寿命化。由于LED模块1能够长寿命化，因而发光装置21也能够长寿命化。

根据本实施方式的发光装置21，由于具备LED模块1以及支承LED模块1的支承构件23，因而能以简单的结构从全方位向外部空间放射白色 光，并且具有散热性良好且能够长寿命化的效果。

另外，在本实施方式中，作为受电部设置有灯头22，但是并不限于此，例如也可以设置插入型的灯头。并且，罩构件24的另一端侧24d也可以不是大致球面状，其形状并未被限定，只要是另一端侧24d被封闭且一端侧24c开口即可，例如可以是圆筒状或角筒状的器体。

并且，本实施方式的发光装置21构成为LED灯泡，但是并不限于此，例如可以是分体设置点灯装置25的聚光灯等发光装置。

接着，对本实用新型的第3实施方式进行说明。

图3是表示本实用新型的第3实施方式的照明装置的局部剖切概略主视图。另外，对与图1以及图2相同的部分标注相同的符号，并省略说明。

图3所示的照明装置41是使用图2所示的发光装置(LED灯泡)21的筒灯，其埋入设置于天花板42。并且，在外形为有底且呈大致圆筒状的装置主体43上配置有作为灯座的灯泡用灯座44。装置主体43通过与装置主体43一体设置的罩体45和板簧46、46夹住天花板42，从而固定于天花板42。装置主体43的内表面43b形成为反射面。并且，在灯泡用灯座44安装有发光装置21。

若灯泡用灯座44通电，则发光装置21的点灯装置25(未图示)工作，向LED模块1的各LED芯片2供给预定的恒定电流。由此，多个LED芯片2被点亮，从LED模块1放射白色光。

白色光从罩构件24的外表面24a向全方位放射。并且，白色光的一部分直接入射到罩体45的透光部45a，并且透过透光部45a向地面侧射出。另外，一部分的白色光入射到装置主体43的内表面43b，并被内表面43b反射，透过罩体45的透光部45a向地面侧射出。由此，白色光从罩体45的透光部45a的整体射出，看似透光部45a整体发光。

根据本实施方式的照明装置41，由于具备全方位放射白色光的发光装置21，因而具有如下效果：能够在射出白色光的罩体45形成大面积的发光面。

另外，本实施方式的照明装置41并不限于埋入型，也可以是悬吊型或直接安装型照明装置。并且，本实施方式的照明装置并不限于使用发光装置21，可以是在装置主体设置LED模块1以及点灯装置25的结构。

并且，本实用新型的上述实施方式是举例说明，并没有限定实用新型范围的意图。这些实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离本实用新型宗旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形均属于本实用新型的范围或宗旨内，并且也包含在技术方案中记载的实用新型及其等同的范围内。

Claims (4)

1.一种LED模块，其特征在于，具备：

LED芯片；

含有将所述LED芯片的放射光波长转换的荧光体，并且在一面侧安装有所述LED芯片的透光性的玻璃基板；

以密封所述LED芯片的方式设置于所述玻璃基板的一面侧的透光性的密封构件。

2.根据权利要求1所述的LED模块，其特征在于，

所述玻璃基板含有导热性的填料。

3.一种发光装置，其特征在于，具备：

权利要求1或2所述的LED模块；

接收向所述LED模块供给的电源的受电部；

支承所述LED模块的支承构件；

覆盖所述LED模块的透光性罩构件。

4.一种照明装置，其特征在于，具备：

权利要求1或2所述的LED模块；

点亮所述LED模块的LED芯片的点灯装置；

供所述LED模块以及所述点灯装置配置的装置主体。