JP2005085912A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はＬＥＤモジュールを交換することなく照明光の色温度等の光学特性を変化させることを可能にするＬＥＤランプを提供する。
【構成】 ＬＥＤランプは複数のＬＥＤチップ１１が面上に実装されたアルミ製の基板１０と、基板１０の表面上に配置されており且つＬＥＤチップ１１からの各光を配光するレンズ体２０とを備えており、レンズ体２０のレンズ部２２の穴２２１の内底面の表面上に照明光の色温度及び演色性を調整するための蛍光体２２２が塗布されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は照明器具等に使用されるＬＥＤモジュールを用いたＬＥＤランプに関する。

ＬＥＤの光学特性の一つである色温度に関しては、ＬＥＤチップの基本構成により決定されるものの、ＬＥＤチップを封止する樹脂等にＵＶ吸収材を混入させたり樹脂等の内部に蛍光体を設けたりして、ＬＥＤの発光の色温度を調整するようなことが行われている（例えば、特許文献１等がある）。
特開２００２−０３３５２３号公報

このようなＬＥＤの集合体であるＬＥＤモジュールを予め複数種用意しておけば、ＬＥＤランプに使用するＬＥＤモジュールのみを別の種類にものに交換するだけで、ＬＥＤランプの照明光の色温度等の光学特性を変化させることが可能になる。

しかしながら、上記従来例による場合、色温度等の光学特性が互いに異なるＬＥＤモジュールを複数種用意しておくことは、ＬＥＤモジュール自体が他の部品に比べて割高であることから、この点がコストの招来を招くという欠点がある。

本発明は上記背景の下で創作されたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤモジュールを交換することなく照明光の色温度等の光学特性を変化させることが可能になるＬＥＤランプを提供することにある。

本発明のＬＥＤランプは、複数のＬＥＤチップが面上に実装された基板と、基板上に配設されており且ＬＥＤチップからの各光を集光及び／又は配光制御するレンズ体とを備えており、レンズ体の表面上に照明光の色温度及び演色性を調整するための蛍光体が塗布されていることを特徴としている。

本発明の請求項１に係るＬＥＤランプによる場合、レンズ体の表面上に照明光の色温度及び演色性を調整するための蛍光体が塗布された構成となっているので、複数のＬＥＤチップが面上に実装された基板、即ち、ＬＥＤモジュールを交換しなくても、蛍光体の配合を変えるだけで照明光の色温度及び演色性の光学特性を変化させることが可能になる。レンズ体についてはＬＥＤモジュールに比べて割安であることから、レンズ体を複数種用意しておいてもこの点がコストの招来を招くということは少ない。

本発明の請求項２に係るＬＥＤランプによる場合、基板として熱伝導が良好な金属製のものを使用した構成となっているので、ＬＥＤチップの発熱が基板を通じて効率良く放熱され、大電流による高輝度化が可能になる。

本発明の請求項３に係るＬＥＤランプによる場合、基板及びレンズ体を収容するケースとして熱伝導が良好な金属製のものを使用した構成となっているので、ＬＥＤチップの発熱がケースを通じて効率良く放熱され、大電流による高輝度化が可能になる。

本発明の請求項４に係るＬＥＤランプによる場合、レンズ体は、ベース板の下側面上に逆円錐状のレンズ部がＬＥＤチップの配置に合わせて複数形成されており、レンズ部の下方の先端部分にＬＥＤチップの光が入射する穴が形成された構成となっている。そのため、ＬＥＤチップ側で配光制御等を行う必要がないだけでなく、ＬＥＤチップの発熱がレンズ体及び基板を通じて放熱され、高輝度化を図る上でメリットがある。

本発明の請求項５に係るＬＥＤランプによる場合、熱伝導が良好な金属製の基板上に実装されたＬＥＤチップがシリコン樹脂で各々コーティングされた構成となっている。そのため、ＬＥＤチップの保護としてエポキシ樹脂を使用した場合に比べて光度劣化が少なく、長寿命化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１はＬＥＤランプの分解側面図、図２は同ＬＥＤランプを構成するレンズ体の斜視図、図３は同ＬＥＤランプを構成する基板の部分断面図である。

ここに掲げるＬＥＤランプは道路標識等の照明器具の光源として使用される高輝度タイプのものであって、図１に示すように複数のＬＥＤチップ１１が面上に実装されたアルミ製の円形の基板１０と、基板１０の表面上に配置されており且つＬＥＤチップ１１からの各光を配光又は集光する透明樹脂成型品である円形のレンズ体２０と、基板１０をレンズ体２０の裏面側に取り付けるための複数本の筒状のスペーサー３０と、基板１０の裏面上に配置された円板状のアルミ製のスペーサ３０と、基板１０及びレンズ体２０等を収容するアルミ製の上面開放円筒体のケース５０とを備えている。

ここではレンズ体２０として図２に示すような形状のものを用いている。即ち、レンズ体２０は、円形のベース板２１の下側面上に逆円錐状のレンズ部２２が基板１０上のＬＥＤチップ１１の配置に合わせて複数形成されており、レンズ部２２の下方の先端部分にＬＥＤチップ１１の光が入射する穴２２１が形成された構成となっている。穴２２１の内底面はこの部分が凸レンズとなるように曲面が形成されている。なお、ＬＥＤチップ１１の光の配光制御の方法上、穴２２１の内底面を平面にしてもかまわない。

本実施例において最も特徴的であるのは、レンズ体２０のレンズ部２２の穴２２１の内底面の表面上に照明光の色温度及び演色性を調整するための蛍光体２２２が塗布されている点である。蛍光体２２２を塗布するに当たり、ここでは常温で硬化するシリコンに蛍光体２２２を混入させ、これを自動塗布装置を用いてレンズ部２２の穴２２１に内底面に塗布し、自然乾燥又は硬化炉を用いた温風乾燥で乾かすという方法がとられている。

基板１０の表面上に複数の実装されたＬＥＤチップ１１として、ここでは青色発光ダイオードのベアチップを用い、次のようにして基板１０の表面上に実装されている。

基板１０の表面上に図３に示すように絶縁層１２、銅泊１３及びレジスト１４を順次積層し、レジスト１４上にフォトエッチングにより窓を開けて、銅泊１３を露出させる。露出した銅泊１３の一部をフォトエッチングにより切断してランド１３１及びライン１３２を形成し、ランド１３１及びライン１３２の表面上に金メッキ１５を作成する。ランド１３１はＬＥＤチップ１１が配置される部分となり、ライン１３２はＬＥＤチップ１１の電源ラインとなる。

即ち、基板１０のランド１３１に上方位置の金メッキ１５の表面上に銀ペーストを塗布した後に、ダイボンダーを用いてＬＥＤチップ１１をダイボンダし、硬化炉を用いて銀ペーストを硬化する。その後、ライン１３２の上方位置の金メッキ１５の表面上とＬＥＤチップ１１との間をワイヤーボンダーを用いて金ワイヤを通じて電気接続を行う。

そして、基板１０上のレジスト１４の表面に窓が開けられた部分にシリコン樹脂１７を自動塗布装置を用いて塗布し、硬化炉を用いて硬化させる。すると、ＬＥＤチップ１１が図に示すようにシリコン樹脂１７でコーティングされる。その後、基板１０上に形成された電源ラインに図外の電極線を半田付けする。

基板１０はレンズ体２０の裏面にスペーサー４０を介してネジ止めされる。この状態においては、基板１０上に実装されたＬＥＤチップ１１がレンズ体２０のレンズ部２２の穴２２１の真下に配置される。

このような基板１０及びレンズ体２０は、スペーサー４０を介してケース５０内に取り付けられる。基板１０、レンズ体２０、スペーサー４０の外径はケース５０の内径と略同じに設定されている。ケース５０の外周面には放熱フィン５１が形成されており、その底面には前記電極線の端部が挿入される穴５２が形成されている。

基板１０、レンズ体２０及びスペーサー４０がケース５０内に収容された状態では、基板１０の裏面がスペーサー４０の表面に面接触している他、基板１０、レンズ体２０及びスペーサー４０の外周側面がケース５０の内周面に当接している。

なお、ケース５０中にＬＥＤチップ１１を保護するための定電流回路を含めるようにしても良い。

上記のように構成されたＬＥＤランプによる場合、レンズ体２０の表面上に蛍光体２２２が塗布されている以上、レンズ体２０から発せられる照明光の色温度及び演色性がＬＥＤチップ１１から発する光の色温度及び演色性とは異なることになる。即ち、基板１０を色温度等の光学特性が異なるＬＥＤチップを実装したものに交換しなくても、蛍光体２２２の配合を変えるだけで照明光の色温度等の光学特性を変化させることが可能になる。レンズ体２０については基板１０に比べて割安であることから、レンズ体２０を複数種用意しておいてもこの点がコストの招来を招くということが少ない。

また、蛍光体２２２に赤み成分を増やすことより電球色を実現することができ、ＬＥＤランプを白熱球やミニハロゲンの代替として利用することも可能である。

ＬＥＤチップ１１から発する熱は、基板１０、スペーサー４０及びケース５０が熱伝導の良好なアルミ製であることも加えて、基板１０、スペーサー４０及びレンズ体２０を通じてケース５０に効率良く放熱されることから、ＬＥＤチップ１１に大電流を流して高輝度化を実現することができる。また、ＬＥＤチップ１１から発する光がレンズ体２０により配光制御されることから、この点でも高輝度化を図る上でメリットがある。そのため、ＬＥＤランプをデリニエータ等の高輝度製品にも利用することが可能になる。

基板１０上のＬＥＤチップ１１がシリコン樹脂１７でコーティングされている。従来のエポキシ樹脂ではなくシリコン樹脂１７を用いることが可能になったのは、ＬＥＤチップ１１がアルミ製の基板１０上に実装され、レンズ体２０のレンズ部２２の穴２２１により収容されて保護されているからである。そのためエポキシの応変による光度劣化がなく、この点で長寿命化を図ることも可能になる。

なお、本発明に係るＬＥＤランプは上記実施形態に限定されず、例えば、ＬＥＤチップの種類やその基板上の配置パターンについては適宜設計変更すれば良い。これは基板の材質についても同様であり、金属製のものであっても熱伝導が良好なものであれば何でもかまわない。蛍光体を塗布する方法やその箇所についても限定されず、ＬＥＤチップの光が通過するのであればどのような箇所であっても良い。レンズ体の材質や形状についても適宜設定すれば良い。

本発明の実施形態を説明するための図であって、ＬＥＤランプの分解側面図である。 同ＬＥＤランプを構成するレンズ体の斜視図である。 同ＬＥＤランプを構成する基板の部分断面図である。

符号の説明

１０ 基板
１１ ＬＥＤチップ
２０ レンズ体
２２２ 蛍光体

Claims (5)

1. 複数のＬＥＤチップが面上に実装された基板と、基板上に配設されており且ＬＥＤチップからの各光を集光及び／又配光制御するレンズ体とを備えたＬＥＤランプにおいて、レンズ体の表面上に照明光の色温度及び演色性を調整するための蛍光体が塗布されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 請求項１記載のＬＥＤランプにおいて、基板として熱伝導が良好な金属製のものが使用されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
3. 請求項１又は２記載のＬＥＤランプおいて、基板及びレンズ体を収容するケースを備えており、ケースとして熱伝導が良好な金属製のものが使用されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
4. 請求項１、２又は３記載のＬＥＤランプにおいて、レンズ体は、ベース板の下側面上に逆円錐状のレンズ部がＬＥＤチップの配置に合わせて複数形成されており、レンズ部の下方の先端部分にＬＥＤチップの光が入射される穴が形成された構成となっていることを特徴とするＬＥＤランプ。
5. 請求項２、３又は４記載のＬＥＤランプにおいて、基板上のＬＥＤチップがシリコン樹脂で各々コーティングされていることを特徴とするＬＥＤランプ。