JP2007300138A - 発光装置及びこれを用いた照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】短波長光を放射するLED素子12が実装されたLED実装基板4と、凹部にLED素子12の短波長光により変換光を発光する波長変換部3が設けられた反射面2aを有する筐体2と、筐体2の開口縁部内側に内側面を凹部底面を向けて設けられたLED基板支持板と、を備え、LED基板支持板にLED素子12の発光面を反射面2aの凹部底面に向けてLED実装基板4が取り付けらている。
【選択図】図8
Description
図1はこの発明の実施の形態1を示す発光装置の断面図(図2のB断面図)、図2は発光装置の上面図、図3は発光装置のLED実装基板の上面図、図4は発光装置のLED実装基板の断面図(図3のB断面)、図5は発光装置の波長変換材料の説明図である。
なお、筐体2は加工性のよさの面から耐熱性のよい樹脂で構成しているが、放熱性の面から金属などの高熱伝導性部材で構成してもよい。
ここで本実施例の反射孔14及び市販パッケージ反射孔が、LEDが放射する短波長光に対して高反射率、さらにLED基板上板13表面及び市販パッケージ表面が、波長変換部により変換された変換波長光に対し高反射率である部材で構成することで、それら部位における光損失が少ない高い発光効率の発光装置を得ることができる。
このときLED素子12から発生する熱がLED実装基板4、基板支持板5、高熱伝導性部材40を介して放熱される。
さらに、LED素子として近年開発が加速している大電流駆動、大光出力型があるが、それに相関する形で発熱量も大きいLED素子(ハイパワー素子)の組込みも可能にすることができる。
また、波長変換材料付加用シート25の表面を、少なくともLED素子12が放射する短波長光に対し高反射率である鏡面あるいは拡散性の材料で構成する。このような構成にすることで一度は波長変換部3を通り抜けた光(UV11)を、この波長変換材料付加用シート25の表面により効率よくバインダへ再入射(UV12)させ、再度、波長変換機会を与えることができ結果として波長変換効率を向上することが可能である。このとき波長変換材料付加用シート25の表面反射率が波長変換後の光に対しても高反射率を有する材料であれば、バインダ内で波長変換された光を効率よく装置内部へ向け反射できるため、さらに、発光効率の高い発光装置を得ることが可能である。なお、波長変換材料付加用シート25として、例えば、PET、アルミ、銀などの多層構造によるシートを用いることができる。
また、発光装置の波長変換部3は、波長変換部3の配設部に蛍光体を混入したバインド材料を直接塗布、あるいは噴霧したもの、あるいは蛍光体を蒸着形成させたものであってもよく、この際、上記同様に、少なくとも波長変換部3の配設部を高反射率材料で形成することで高い発光効率を有する発光装置を得ることができる。
なお、LED発光光反射部26の有無に関係なく、透光性板1により筐体2表面を完全に塞ぎ、さらに筐体2内部に窒素ガスを封入、あるいは真空状態にすることなどで気密性を高める構成としてもよい。また、本透光性板1は装置内部の部品への接触保護や耐候性を高める機能を有するが、使用条件によっては本発光装置の基本機能の実現により必ずしも装着しなくてもよい。
反射面2aは放物面が望ましいが、放物面の少なくとも一部の放物面を、前記放物面にほぼ近似する平面に代えてもよく、作りやすくすることができる。
また、上記では基板支持板を単独構成部品とし説明したが、それは熱伝導性の筐体2と一体構造、あるいは図7の反射面下に設けた金属板などと一体構造としてもよく、単独部品構成時と同じように放熱性機能は保たれる。
図8はこの発明の実施の形態2を示す発光装置の断面図(図9のB断面)、図9は発光装置の上面図である。
図8、図9において、実施の形態1の図1と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
筐体2の開口部縁部の向かい合う2辺に高熱伝導性部材40が、側面を凹部の底部の反射面2a2を向くように内側に張り出すように傾斜して取り付けられている。底部の反射面2a2は平面であり、高熱伝導性部材40が取り付けられる向かい合った側面2a3は底部の反射面2a2から開口部に向けて外側に広がるように形成され、その他の向かい合った側面2a4は底部の反射面2a2に垂直に形成されている。
そして、高熱伝導性部材40の内面側にLED素子の発光面を凹部底面の反射面2a2に向けてLED実装基板4が取り付けられる。
また、LED実装基板4の放熱性を高めることができ、LED素子12自体の発光効率低下、短寿命化を防ぐことができる。
また、筐体2の凹部は上面視4辺形としたが、円形としてもよい。
また、図11(図12の断面図B)、図12のように高熱伝導性部材40の背面に放熱フィン24を設けて、さらに放熱効果を得るようにしてもよい。
また、本実施の形態では、筐体2の開口縁部にLED実装基板4を支持する高熱伝導性部材40を取り付けたが、高熱伝導性部材40の部分を取り付ける代わりに、少なくともこの部分を高熱伝導性部材で構成するようにしてもよい。
また、上記基板支持板を熱伝導性の筐体と一体構造としても構わず、その場合単独部品構成時と同じように放熱性機能は保たれる。
図13はこの発明の実施の形態3を示す発光装置の断面図(図14のB断面)、図14は発光装置の上面図である。図13、図14において、実施の形態1の図1と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
筐体2の凹部の反射面2aは、中央部の稜線部2a1とこの稜線部2a1に沿って両側に谷部を有する樋状の二つの放物面状の反射面2a2からなり、稜線部2a1に平行な向かい合った両側面2a3に、LED素子12の発光面を反射面2a2に各々向けてLED実装基板4が取り付けられている。
そして、筐体2の両側面2a3の背面に放熱フィン24などの高放熱性部材を装着している。また、光取出し側の筐体開口面の縁部に内側に張り出すように、拡散反射性のマスク28を設け、直接、LED素子12の光源のイメージが見えないようにしている。
また、開口面の縁部に拡散反射性マスク28を設けたので、発光面側からみたときのLED素子12の光源のイメージをなくすことをできる。
図19はこの発明の実施の形態4を示す発光装置の断面図(図20のB断面)、図20は発光装置の上面図、図21は発光装置の断面図(図20のA断面)である。
図19から21において、実施の形態1の図1と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
このように、LED素子12の発光軸に沿うように、また、隣り合うLED素子12間に稜線部2a1が位置するように、複数の湾曲ストライプ状をなしている。
図22〜図25はこの発明の実施の形態5を示す発光装置の断面図である。
図22、図23、図24は実施の形態1の図6、実施の形態2の図8、実施の形態3の図13を各々リプロットした図であり、図25は図6の波長変換部3の大きさを示したものである。
この構成により波長変換部3の面積を小さくでき、波長変換部のコストを削減することが可能となり装置を安価にすることができる。
図26、図28〜30はこの発明の実施の形態6を示す発光装置を用いた照明器具の断面図(図27A断面図)、図27は図26、図28〜30の上面図である。
本実施の形態は、実施形態1〜3で示した発光装置を各々4台用いて最も構成が簡単な下面開放照明器具としたものである。
このような構成にしたことにより照明器具上部の対流による冷却も可能になり、さらに方熱効果を向上させることができる。
このような構成において、発光装置51のLEDから発生する熱がLED実装基板4、高熱伝導性部材40を介して照明器具筐体50へ放熱される。
このような構成において、発光装置51のLEDから発生する熱がLED実装基板4、筐体2の高熱伝導性部材40を介して照明器具筐体50へ放熱される。
また、照明光は一部が発光装置51からの発光光、また他の一部は反射板56で反射された光として、その混光によって得ることが可能である。
この際、反射板56は照明効率向上の面から高反射性材料が望ましく、目的とする照明用途に合わせ拡散面、あるいは鏡面仕上げとするようにしてもよい。
図38はこの発明の実施の形態7を示す発光装置の断面図(図39のB断面)、図39は発光装置の上面図である。図38、37において、実施の形態1の図1と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。実施例1などと同様短波長光を放射するLED素子12が実装されたLED実装基板4と、凹部にLED素子の短波長光により変換光を発光する波長変換部3が設けられた反射面2aを有する筐体とを備えている。
ここで反射面2aは、LED実装基板4に対向して形成された放物面からなり、LED基板4は筐体凹部内の一側面にLED実装基板4の発光面を反射面2aに各々向けて取付けるように構成する。このような筐体2内の一辺にLED実装基板4を設けた発光装置においては、その透過性板1を下側に向けて使用する他、LED実装基板4が上側になるように透過性板1を横に向けた使用方法においても、LED素子12の発する熱は筐体に沿って上方へ向け放熱することができ、放熱性がよく発光効率の高い発光装置を得ることが可能である。
図45はLED実装基板4背面が厚みのある高熱伝導性部材54で構成した例であり高い放熱効果を得ることが可能である。ここで図45に示すように光源設置側の側面にも波長変換部3を配設する構成としてもよい。
また、図48(器具断面図を示す)のように複数の発光装置51をその放熱性を高める構成で配置した照明器具として使用することができ、紙面奥行き方向にも複数個配列することで広い大光束面の照明器具を得ることができる。図48は熱伝導性材料で形成された照明器具筐体50に開口部50cを設け、それにあわせて発光装置の発光面(透光性板1)を設置した例である。
なお、前面開口部50aから裏側に立設部50dを設け、照明器具筐体50と発光装置51との熱伝導をよくするとともに固定し易くしている。また、照明器具筐体50の底部50bと発光装置の透光性板1の各々の面は段差がないようにするのが望ましい。
また、発光装置51から発生する熱は筐体2から照明器具筐体50の立設部50dを介して照明器具筐体50へ放熱される。
また、照明光は一部が発光装置51からの発光光、また他の一部は照明器具筐体50の底部50bの高反射率材料で反射した光が拡散透過板63を透過して放射されるので、均一のものとすることができ、高い発光効率で均一な照明光の照明器具を得ることができる。
図49の波長変換部3はその配設部分を高反射率面での構成し、波長変換部3表面形状を凹凸状に形成している。このような構造によりある固定寸法を有する筐体において、波長変換部3が平坦で構成される場合に対して、その表面のLED照射面積を広く確保することができ、結果高効率の発光装置を得ることができる。さらに図50のように波長変換部3の表面を凹凸形状に構成するとともに、その形状に合わせて反射面2aを形成する構成によってもLED照射面積を増やしつつ蛍光変換部の厚みを一定にできるため、図49同様に高い発光効率で、かつ安価な発光装置を得ることが可能である。
また、この波長変換部の構成は本実施の形態に制限されるものでなく、構成前述した実施例の波長変換部においても実施可能である。
例えば、実施の形態7の図46で示した波長変換部3などに用いると効果的である。
60 蛍光体、61バインダ、62光反射マスク、63拡散透過板。
Claims (22)
- 短波長光を放射するLED素子が実装されたLED実装基板と、
凹部に前記LED素子の前記短波長光により変換光を発光する波長変換部が設けられた反射面を有する筐体と、
前記筐体の開口縁部内側に内側面を前記凹部底面を向けて設けられたLED基板支持板と、
を備え、
前記LED基板支持板に前記LED素子の発光面を前記反射面の前記凹部底面に向けて前記LED実装基板が取り付けられたことを特徴とする発光装置。 - 短波長光を放射するLED素子が実装された複数のLED実装基板と、
凹部に前記LED素子の前記短波長光により変換光を発光する波長変換部が設けられた反射面を有する筐体と、
を備え、
前記反射面は、中央部の稜線部とこの稜線部に沿って両側に谷部を有する樋状の放物面からなり、
前記稜線部に対向する筐体の両側面に、前記LED素子の発光面を前記反射面に各々向けて前記LED実装基板が取り付けられたことを特徴とする発光装置。 - 短波長光を放射するLED素子が実装されたLED実装基板と、
凹部に前記LED素子の前記短波長光により変換光を発光する波長変換部が設けられ、中央部の凸部及びこの凸部の外周に沿って形成された略円形の放物面からなる反射面を有する筐体と、
を備え、
前記凸部を囲む筐体の側面に、前記LED素子の発光面を前記反射面に各々向けて前記LED実装基板が取り付けられたことを特徴とする発光装置。 - 前記反射面の稜線部、または、凸部の頂点は、前記LED素子の光軸よりも前記筐体の開口面側に位置することを特徴とする請求項2または請求項3記載の発光装置。
- 短波長光を放射するLED素子が実装された複数のLED実装基板と、
凹部に前記LED素子の前記短波長光により変換光を発光する波長変換部が設けられた反射面を有する筐体と、
を備え、
前記反射面は、複数の稜線部とこの稜線部に沿って両側に谷部を有する樋状の複数の放物面からなり、
前記各放物面の各両端の筐体側面に、前記LED実装基板の発光面を前記反射面に各々向けて前記LED実装基板が取り付けられたことを特徴とする発光装置。 - 短波長光を放射するLED素子が実装されたLED実装基板と、
凹部に前記LED素子の前記短波長光により変換光を発光する波長変換部が設けられた反射面を有する筐体とを備え、
前記反射面は、前記LED実装基板に対向して形成された放物面からなり、前記LED実装基板は前記筐体凹部内の一側面、または、前記筐体凹部の開口縁部の一辺に設けられた傾斜部材に前記LED素子の発光面を前記反射面に向けて取付けられたことを特徴とする発光装置。 - 前記反射面を構成する放物面の少なくとも一部の放射面を、前記放物面にほぼ近似する平面に代えたことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の発光装置。
- 少なくとも前記LED実装基板が取付られた前記筐体の部分を熱伝導性材としたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。
- 前記LED実装基板が取付られた前記筐体の背面に放熱フィンを装着したことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の発光装置。
- 前記LED素子からの発光光の配光角度は、前記発光光が対向する反射面内に入るように照射される角度であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の発光装置。
- LED素子からの発光光が照射される反射面の部分にのみ波長変換材料を設け、前記発光光が照射されない反射面の部分には反射性材料を設けたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の発光装置。
- 前記透光性板の少なくとも一面に前記短波長光の一部または全部の波長の光を反射し、前記波長変換部により変換される変換光のうち、一部または全部の波長を含む光を透過的に取出すLED発光光反射部を備えたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の発光装置。
- 前記反射面の少なくとも前記波長変換部が配設される表面が、前記LED素子が放射する短波長光、及び波長変換された光に対し高反射率材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の発光装置。
- 前記反射面の少なくとも前記波長変換部が配設される表面に、少なくとも前記LED素子が放射する短波長光、及び波長変換された光に対し高反射率の反射シートを配設したことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の発光装置。
- 前記波長変換部構成材料が透光性、かつ、形状柔軟性のある樹脂に蛍光体を混入したシート状材料であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の発光装置。
- 前記波長変換部の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の発光装置。
- 前記LED実装基板の表面が、前記LED素子が放射する短波長光及び波長変換部により変換された変換波長光に対し、高反射率材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の発光装置。
- 前記LED実装基板が高熱伝導性材料により構成されたものであることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の発光装置。
- 前記短波長光が紫色、あるいは、青紫色の光であることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の発光装置。
- 請求項1〜19のいずれかに記載の発光装置を照明器具に用いたことを特徴とする照明器具。
- 照明器具の筐体は熱伝導性材料からなり、前記発光装置の筐体の熱伝導性部材の少なくとも一部が前記照明器具の前記筐体に接触するようにしたことを特徴とする請求項20記載の照明器具。
- 前記照明器具の筐体は、前面に前面開口部、底部に前記発光装置の前記筐体の発光面側が挿着される開口部を有する箱状に形成され、前記底部の表面は高反射率材料からなり、前記前面開口部は拡散透過板で覆われることを特徴とする請求項21記載の照明器具。
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