JP2011192598A - 白色ｌｅｄ光源モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】青色ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせによる白色ＬＥＤ光源を有する白色ＬＥＤ光源モジュールにおいて、光源（照明用光源あるいは表示用光源）として機能していないときに蛍光体色をそのまま見せて見栄えを損なう、といったことがないような手段を備えた白色ＬＥＤ光源モジュールを提供することにある。
【解決手段】本発明は、青色ＬＥＤ素子１５を透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂２０で樹脂封止した白色ＬＥＤ光源１０と外光を検知するフォトセンサ７とを具備した白色ＬＥＤ光源モジュール１を形成し、白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいて、フォトセンサ７で受光した外光の明るさに対応した微小な駆動電流を青色ＬＥＤ素子１５に供給して白色ＬＥＤ光源１０を常時外光と同等の明るさで点灯するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、青色ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせによる白色ＬＥＤ光源を有する白色ＬＥＤ光源モジュールに関するものであり、詳しくは、光源（照明用光源あるいは表示用光源）として機能していないときに蛍光体色をそのまま見せることがないような手段を備えた白色ＬＥＤ光源モジュールに関する。
ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせで白色光を得る場合、青色光を発光する青色ＬＥＤ素子を、青色光に励起されて青色光の補色となる黄色光に波長変換する黄色蛍光体が透光性樹脂に分散されてなる封止樹脂で樹脂封止し、青色ＬＥＤ素子から出射された青色光の一部と青色ＬＥＤ素子から出射された青色光の一部が黄色蛍光体を励起することにより波長変換された黄色光との加法混色で白色光に近い色調の光を形成することができる。
また、黄色蛍光体の代わりに、青色光に励起されて緑色光に波長変換する緑色蛍光体と赤色光に波長変換する赤色蛍光体との混合蛍光体とし、該混合蛍光体が透光性樹脂に分散されてなる封止樹脂で樹脂封止することにより、青色ＬＥＤ素子から出射された青色光の一部と青色ＬＥＤ素子から出射された青色光の一部が緑色蛍光体を励起することにより波長変換された緑色光と青色ＬＥＤ素子から出射された青色光の一部が赤色蛍光体を励起することにより波長変換された赤色光との加法混色で白色光を形成することもできる。
上記いずれの場合も、ＬＥＤ素子の非点灯時の蛍光体は、太陽光などの自然光や電球や蛍光灯などの人工光からなる外光に含まれる、紫外から青色の波長領域の光に励起されて微弱な蛍光を発する。そのため、ＬＥＤ素子の非点灯時にＬＥＤ素子が封止された封止樹脂を観視すると、黄色蛍光体が分散された封止樹脂は黄色味がかって見え、緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合蛍光体が分散された封止樹脂は橙色味がかって見える。
そこで、上記構成の白色ＬＥＤ光源を反射鏡やレンズなどの光学素子と組み合わせて用いると、封止樹脂が光学素子により光学的に拡大されて非点灯時の蛍光体色が顕著に目立つようになり、光学系全体の見栄えが損なわれるといった問題が生じる。
このような問題を解決するために、例えば、封止樹脂の表面に白色系の光拡散層を設けたり封止樹脂の前方に白色系の光拡散板を設けることで外部からの自然光や人工光による励起光を遮断して蛍光体の疑似点灯を抑制し、よって光学系全体の見栄えを改善するといった方法が考えられる。
但し、この方法には、ＬＥＤ素子から出射された光が光拡散層あるいは光拡散板で光散乱や光吸収されて光損失が生じ、照射光量や軸上光度が低下するといった問題がある。また、光拡散層あるいは光拡散板には可視光の短波長領域の光を吸収し易いといった光学特性があり、照射光が光拡散層あるいは光拡散板により波長シフトされた光となる恐れがある。
そこで、このような問題を生じることなく蛍光体色が目立たないようにする方法として、光源として機能していないときにもＬＥＤ素子に微小な待機電流を流して微小な励起光で蛍光体を励起し、微小な白色光で蛍光体色を見えなくするといった提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−２５１３９６号公報
ところで、上記提案には、ＬＥＤ素子に流す待機電流の電流値を外光センサで検出した外光の明るさに基づく駆動信号により制御し、それにより消費電力を削減するとされているが、ＬＥＤ光源と外光センサとの位置関係やＬＥＤ光源の明るさと外光の明るさとの関係等に係わる具体的な構成や機能が明らかではなく、具体性に乏しい。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、青色ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせによる白色ＬＥＤ光源を有する白色ＬＥＤ光源モジュールにおいて、光源（照明用光源あるいは表示用光源）として機能していないときに蛍光体色をそのまま見せて見栄えを損なう、といったことがないような手段を備えた白色ＬＥＤ光源モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、白色ＬＥＤ光源とフォトセンサを備えた白色ＬＥＤ光源モジュールであって、前記白色ＬＥＤ光源モジュールは、実装基台部と、該実装基台部上に配設された上方を開口とする外側壁と、前記外側壁の開口を塞ぐように設けられた透明カバーとで区画された空間内に、ＬＥＤ素子が透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で封止されてなる白色ＬＥＤ光源の照射方向と第１のフォトセンサの受光方向とが略同一方向として互いに並装されており、前記白色ＬＥＤ光源モジュールは光源として使用されない待機時において、外光の明るさを検知した前記第１のフォトセンサからの検知信号を受けたＬＥＤ駆動電流制御手段からの制御電流で前記ＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさと略同等となるようにしたことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記透明カバーの近傍に第２のフォトセンサの受光面を前記白色ＬＥＤ光源側に向けて配設し、外光の明るさを検知した前記第１のフォトセンサからの検知信号と、前記白色ＬＥＤ光源の明るさを検知した前記第２のフォトセンサからの検知信号とを比較する信号比較手段による比較差がゼロとなるような、前記ＬＥＤ駆動電流制御手段からの制御電流で前記ＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさと略同等となるようにしたことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記第１のフォトセンサ及び前記第２のフォトセンサはいずれもフォトダイオードであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記実装基台部上に、表面を反射面とする遮蔽壁が設けられ、前記遮蔽壁の一端は透明カバーにより塞がれるとともに、前記外側壁と前記遮蔽壁とで区画された空間が設けられていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記実装基台部上に位置する前記第１のフォトセンサには、台座が設けられるとともに、前記第１のフォトセンサと前記白色ＬＥＤ光源から出る光の出射端面の高さが等しい位置となることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項６に記載された発明は、白色ＬＥＤ光源と透明薄膜太陽電池を備えた白色ＬＥＤ光源モジュールであって、実装基台部と、該実装基台部上に配設された上方を開口とする外側壁と、前記外側壁の開口を塞ぐように設けられた透明カバーとで区画された空間内に、ＬＥＤ素子が透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で封止されてなる白色ＬＥＤ光源が実装され、前記透明カバー近傍に透明薄膜太陽電池を配設した白色ＬＥＤ光源モジュールであって、前記ＬＥＤ光源モジュールは光源として使用されない待機時において、外光を受光した前記透明薄膜太陽電池の起電力でＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさに対応する明るさとなることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項１から請求項６のいずれかにおいて、前記ＬＥＤ素子は、青色光を発する青色ＬＥＤ素子であり、前記蛍光体は青色光で励起されて黄色光を放出する青色蛍光体、又は、前記蛍光体は青色光で励起されて緑色光を放出する緑色蛍光体と青色光で励起されて赤色光を放出する赤色蛍光体との混合蛍光体であることを特徴とするものである。
本発明の白色ＬＥＤ光源モジュールは、ＬＥＤ素子を透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で樹脂封止した白色ＬＥＤ光源と外光を検知するフォトセンサとを具備し、白色ＬＥＤ光源モジュールの待機モードにおいて、フォトセンサで受光した外光の明るさに対応した微小な駆動電流をＬＥＤ素子に供給して白色ＬＥＤ光源を常時外光と同等の明るさで点灯するようにした。
その結果、白色ＬＥＤ光源の点灯を目立たせることなく封止樹脂の蛍光体色を見せなくすることができ、白色ＬＥＤ光源モジュールを組み込んだ機器、装置等の見栄えを良好にして完成度や商品性を高めることができた。
本発明の実施例１に係わる説明図である。 ＬＥＤ光源の説明図である。 ＬＥＤ光源の配光特性を表す図である。 ＬＥＤ光源モジュールの回路ブロック図である。 本発明の実施例２に係わる説明図である。 本発明の実施例３に係わる説明図である。 ＬＥＤ光源モジュールの回路ブロック図である。 本発明の実施例４に係わる説明図である。 本発明の実施例５に係わる説明図である。 本発明の実施例５に係わる説明図である。 本発明の実施例５に係わる説明図である。 本発明の実施例５に係わる説明図である。
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
本発明は、青色ＬＥＤ素子を、透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で樹脂封止した白色ＬＥＤ光源と外光を検知するフォトセンサとを具備した白色ＬＥＤ光源モジュールを形成し、白色ＬＥＤ光源モジュールの待機モードにおいて、フォトセンサで受光した外光の明るさに対応した微小な駆動電流を青色ＬＥＤ素子に供給して白色ＬＥＤ光源を常時外光と同等の明るさで点灯するものである。それにより、白色ＬＥＤ光源の点灯を目立たせることなく封止樹脂の蛍光体色を見せなくすることができ、白色ＬＥＤ光源モジュールを組み込んだ機器、装置等の見栄えを良好にして完成度や商品性を高めるものである。
実施例１は、１個の白色ＬＥＤ光源と１個のフォトセンサとで構成された白色ＬＥＤ光源モジュールである。図１（（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の上面図）は白色ＬＥＤ光源１０とフォトセンサ７との間に遮蔽壁４を設けた構成とする白色ＬＥＤ光源モジュール１の説明図である。
まず、全ての実施例の白色ＬＥＤ光源モジュール１に用いられる白色ＬＥＤ光源１０について図２を参照して説明する。
図２に示される白色ＬＥＤ光源１０は、所謂表面実装型と呼ばれるものであり、回路パターンを有する基板１１上に、上方を開口とする擂鉢状の凹部１２を有する反射枠１３が設けられ、凹部１２の底面の第一の回路パターン１４上に青色光を発光するＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子１５が接着部材（図示せず）を介して載置されている。そして、青色ＬＥＤ素子１５の上部に設けられた２つの電極（図示せず）の一方はボンディングワイヤ１６を介して第一の回路パターン１４に接続されて電気的導通が図られ、他方の電極はボンディングワイヤ１６を介して第一の回路パターン１４と分離された第二の回路パターン１７に接続されて電気的導通が図られている。さらに、反射枠１３に設けられた凹部１２に、透光性樹脂１８に蛍光体１９を混入した封止樹脂２０が充填され、青色ＬＥＤ素子１５及びボンディングワイヤ１６を樹脂封止している。なお、反射枠１３は遮光性の高い高反射部材からなっており、凹部１２の内側面２１は特別な反射処理を施さないで反射面を形成しているが、凹部１２の内側面２１に反射率の高いアルミニウム、銀などを蒸着や塗装などの手法によって塗布して反射面を形成することも可能である。
蛍光体１９は、青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光に励起されて青色光の補色となる黄色光に波長変換する黄色蛍光体、又は青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光に励起されて緑色光に波長変換する緑色蛍光体と赤色光に波長変換する赤色蛍光体との混合蛍光体のいずれかを用いる。
蛍光体１９が黄色蛍光体の場合は、青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光の一部と青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光の一部が黄色蛍光体を励起することにより波長変換された黄色光との加法混色で白色光に近い色調の光が得られる。
一方、蛍光体１９が緑色蛍光体と赤色蛍光体との混合蛍光体の場合は、青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光の一部と青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光の一部が緑色蛍光体を励起することにより波長変換された緑色光と青色ＬＥＤ素子１５から出射された青色光の一部が赤色蛍光体を励起することにより波長変換された赤色光との加法混色で白色光を得ることができる。
上記いずれの場合も、青色ＬＥＤ素子１５の非点灯時の蛍光体１９は、太陽光などの自然光や電球や蛍光灯などの人工光からなる外光に含まれる、紫外から青色の波長領域の光に励起されて微弱な蛍光を発する。そのため、青色ＬＥＤ素子１５の非点灯時に青色ＬＥＤ素子１５が封止された封止樹脂２０を観視すると、黄色蛍光体が分散された封止樹脂２０は黄色味がかって見え、緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合蛍光体が分散された封止樹脂２０は橙色味がかって見える。
なお、白色ＬＥＤ光源は１０、図３のようなランバーシアン分布の配光特性を有しており、青色ＬＥＤ素子１５から出射した光のうち白色ＬＥＤ光源１０の側方に向う光量は少ない。
図１に戻って、図１の白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実装基板２の上に遮光性の高い高反射部材からなる外側壁３が設けられ、外側壁３で囲まれた空間に遮光性の高い高反射部材からなる遮蔽壁４が設けられて第一空間５と第二空間６の２つの空間が区画されている。この場合、外側壁３と遮蔽壁４は一体に形成してもよいし、夫々個別に作製したものを一体化してもよい。
そして、第一空間５内の実装基板２上には白色ＬＥＤ光源１０が実装され、第二空間６内には、実装基板２上に実装されたフォトセンサ７（図１（ａ）参照）、又は実装基板２上に配設された、白色ＬＥＤ光源１０の高さと同程度の高さを有する台座８上に実装されたフォトセンサ７（図１（ｂ）参照）を備えている。なお、全ての実施例において、フォトセンサ７はフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光電変換素子からなっている。
そして、白色ＬＥＤ光源１０及びフォトセンサ７の上方に該白色ＬＥＤ光源１０及びフォトセンサ７を覆うように透明カバー９が配設されている。
図１（ａ）の構成の白色ＬＥＤ光源モジュールと図１（ｂ）の構成の白色ＬＥＤ光源モジュールはいずれも、白色ＬＥＤ光源１０とフォトセンサ７の夫々が遮蔽壁４を隔てて区画された第一空間５内と第二空間６内に収容されており、白色ＬＥＤ光源１０から出射された光が遮蔽壁４で遮蔽されて直接フォトセンサ７で受光されないような、光ノイズを防止する構造となっている。
その一方で、図１（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは、フォトセンサ７が高反射部材からなる外側壁３と同様に高反射部材からなる遮蔽壁４で囲まれた第二空間６内の底部に位置する実装基板２上に実装されており、フォトセンサ７が透明カバー９から距離を置いた下方に位置しているにも関わらず外光が外側壁３と遮蔽壁４で反射されながら効率よくフォトセンサ７の受光面に到達するような構造となっている。
他方、図１（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは、フォトセンサ７が高反射部材からなる外側壁３と、同様に高反射部材からなる遮蔽壁４で囲まれた第二空間６内の、白色ＬＥＤ光源１０の高さと同程度の高さを有する台座８上に実装されており、フォトセンサ７は透明カバー９に近い位置に位置しているために外光が直接効率よくフォトセンサ７の受光面に到達するような構造となっている。
そこで、図１（ａ）と図１（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールを比較した場合、図１（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは図１（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、台座８が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。
また、図１（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは外光を直接フォトセンサ７の受光面で受光するため、外光の反射光をフォトセンサ７の受光面で受光する図１（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、外光の明るさをより正確に検知することができ、白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
図４は、実施例１と後述する実施例２の白色ＬＥＤ光源モジュール１に組み込まれる回路の一例を示すブロック図である。信号処理回路３０は、白色ＬＥＤ光源モジュール１の光源モードと待機モードを切り換えるモード切換部３１と、白色ＬＥＤ光源モジュール１が光源モードのときに、白色ＬＥＤ光源１０が所定の明るさとなるような青色ＬＥＤ素子１５の駆動電流ＩＬに基づく出力信号ＳＬが予め設定された光源モード信号発生部３２と、白色ＬＥＤ光源モジュール１が待機モードのときに、フォトセンサ７からの外光検知信号を取り込んで信号処理を行う検知回路部３８からの出力信号ＳＸに対して、そのときのフォトセンサ７の受光面の面輝度と白色ＬＥＤ光源１０の封止樹脂２０の光出射面の面輝度が略同一となるような青色ＬＥＤ素子１５の駆動電流ＩＷに基づく出力信号ＳＷが予め設定された待機モード信号発生部３３と、光源モード信号発生部３２又は待機モード信号発生部３３からの出力信号を受けて対応する電流ＩＬ又はＩＷで青色ＬＥＤ素子１５を駆動（点灯）するＬＥＤ駆動回路部３４を有している。
そこで、白色ＬＥＤ光源モジュール１が光源モードのときには、外部からモード切換部３１に光源モードの信号ＳＭが伝送され、モード切換部３１により光源モード信号発生部３２が選択されて該光源モード信号発生部３２からの出力信号ＳＬがＬＥＤ駆動回路部３４に伝送され、青色ＬＥＤ素子１５に駆動電流ＩＬが供給されて発光する。
一方、白色ＬＥＤ光源モジュール１が待機モードのときには、外部からモード切換部３１に信号が伝送されず、モード切換部３１により待機モード信号発生部３３が選択されて該待機モード信号発生部３３からの出力信号ＳＷがＬＥＤ駆動回路部３４に伝送され、青色ＬＥＤ素子１５に駆動電流ＩＷが供給されて発光する。
白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいては、フォトセンサ７で受光した外光の明るさに対応した微小な駆動電流ＩＷが青色ＬＥＤ素子１５に供給されて白色ＬＥＤ光源１０が外光と同等の明るさで点灯する。そのため、白色ＬＥＤ光源１０の明るさは外光の明るさの変化に対応して変化し、常時外光の明るさと同等の明るさで点灯する。
そのため、白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいては、白色ＬＥＤ光源の点灯が目立つことなく且つ封止樹脂の蛍光体色を見せることがないため、白色ＬＥＤ光源モジュール１を組み込んだ機器、装置等の見栄えを損なうことがなく、完成度や商品性を高めることができる。
なお、白色ＬＥＤ光源モジュール１に組み込む回路は、白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいて、フォトセンサ７で受光した外光の明るさに対応した微小な駆動電流ＩＷを青色ＬＥＤ素子１５に供給して白色ＬＥＤ光源１０を外光と同等の明るさで点灯することができるものであれば、上述のブロック図で示される回路に限られるものではない。
また、待機モードのときの青色ＬＥＤ素子１５の駆動電流ＩＷは、直流でもパルス電流のどちらでもよい。但し、パルス電流の場合は電源負荷を低減することができるため、白色ＬＥＤ光源モジュールを組み込んだ機器、装置が電池駆動である場合は有利である。
実施例２は、上記実施例１と同様に、１個の白色ＬＥＤ光源と１個のフォトセンサとで構成された白色ＬＥＤ光源モジュールであり、白色ＬＥＤ光源の配光特性がランバーシアン分布（図３参照）を有して青色ＬＥＤ素子から出射した光のうち白色ＬＥＤ光源の側方に向う光量が少ないことを考慮し、遮蔽壁のない構造としたことのみが実施例１と異なる。
図５（（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の上面図）は実施例２を示す説明図である。
図５の白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実装基板２の上に遮光性の高い高反射部材からなる外側壁３が設けられ、外側壁３で囲まれた第三空間４０内には実装基板２上に並装された白色ＬＥＤ光源１０とトフォトセンサ７（図５（ａ）参照）、又は実装基板２上に実装された白色ＬＥＤ光源１０と、実装基板２上に白色ＬＥＤ光源１０と並設された白色ＬＥＤ光源１０の高さと同程度の高さを有する台座８上に実装されたフォトセンサ７（図５（ｂ）参照）を備えている。
そして、白色ＬＥＤ光源１０及びフォトセンサ７の上方に該白色ＬＥＤ光源１０及びフォトセンサ７を覆うように透明カバー９が配設されている。
図５（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは、フォトセンサ７が高反射部材からなる外側壁３と白色ＬＥＤ光源１０の遮光性の高い高反射部材からなる反射枠１３の外壁面１３ａで囲まれ領域の底部に位置する実装基板２上に実装されており、フォトセンサ７が透明カバー９から距離を置いた下方に位置しているにも関わらず外光が外側壁３と反射枠１３の外壁面１３ａで反射されながら効率よくフォトセンサ７の受光面に到達するような構造となっている。
一方、図５（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは、フォトセンサ７が高反射部材からなる外側壁３と白色ＬＥＤ光源１０の遮光性の高い高反射部材からなる反射枠１３の外壁面１３ａで囲まれ領域内の白色ＬＥＤ光源１０の高さと同程度の高さを有する台座８上に実装されており、フォトセンサ７は透明カバー９に近い位置に位置しているために外光が直接効率よくフォトセンサ７の受光面に到達するような構造となっている。
そこで、図５（ａ）と図５（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールを比較した場合、図５（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは図５（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、台座８が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。
また、図５（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは外光を直接フォトセンサ７の受光面で受光するため、外光の反射光をフォトセンサ７の受光面で受光する図５（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、外光の明るさをより正確に検知することができ、白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
なお、実施例１と実施例２を比較した場合、実施例２は実施例１に対して、遮蔽壁４が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。同時に、遮蔽壁４が不要な分だけ白色ＬＥＤ光源モジュールの小型化が実現できる。
また、実施例１は遮蔽壁４を有するため遮蔽壁を有しない実施例２に対して白色ＬＥＤ光源１０による光ノイズの防止効果が大きく、外光の明るさをより正確に検知することができるために白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
実施例３は、上記実施例１に対してフォトセンサを１個増やした構成としており、１個の白色ＬＥＤ光源と２個のフォトセンサとで構成された白色ＬＥＤ光源モジュールである。
図６（（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の上面図）は実施例３を示す説明図である。
図６（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実施例１の図１（ａ）の構成に対して、白色ＬＥＤ光源１０の上方の透明カバー９の内側に、受光面を白色ＬＥＤ光源側に向けてフォトセンサ４５を取り付けた構造となっており、図６（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実施例１の図１（ｂ）の構成に対して、白色ＬＥＤ光源１０の上方の透明カバー９の内側に、受光面を白色ＬＥＤ光源側に向けてフォトセンサ４５を取り付けた構造となっている。
本実施例は、白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいて、フォトセンサ７で外光の明るさを検知すると共にフォトセンサ４５で白色ＬＥＤ光源の明るさを検知し、フォトセンサ４５の受光光量がフォトセンサ７の受光光量と同等となるように青色ＬＥＤ素子の駆動電流を制御して白色ＬＥＤ光源の明るさと外光の明るさを常時同等の明るさとするものである。
図７は、実施例３と後述する実施例４の白色ＬＥＤ光源モジュール１に組み込まれる回路の一例を示すブロック図である。
図７のブロック図は、実施例１及び実施例２に組み込まれる上記図４のブロック図に対して、待機モード信号発生部３３の代わりにフィードバック回路部３７を設けるものである。
具体的には、フォトセンサ７からの外光検知信号を取り込んで信号処理を行う検知回路部３８からの出力信号ＳＸと、フォトセンサ４５からの、白色ＬＥＤ光源１０の照射光検知信号を取り込んで信号処理を行う検知回路部３９からの出力信号ＳＢとを比較する信号比較部３５と、信号比較部３５の比較結果の出力信号ＳＣを受けてＬＥＤ駆動電流ＩＷを制御する操作量信号ＳＶを出力する操作部３６を有している。
そこで、白色ＬＥＤ光源モジュール１が光源モードのときには、外部からモード切換部３１に光源モードの信号ＳＭが伝送され、モード切換部３１により光源モード信号発生部３２が選択されて該光源モード信号発生部３２からの出力信号ＳＬがＬＥＤ駆動回路部３４に伝送され、青色ＬＥＤ素子１５に駆動電流ＩＬが供給されて発光する。
一方、白色ＬＥＤ光源モジュール１が待機モードのときには、外部からモード切換部３１に信号が伝送されず、モード切換部３１によりフィードバック回路部３７が選択され、
フォトセンサ７からの外光検知信号を取り込んで信号処理を行う検知回路部３８からの出力信号ＳＸとフォトセンサ４５からの、白色ＬＥＤ光源１０の照射光検知信号を取り込んで信号処理を行う検知回路部３９からのＳＢとが信号比較部３５に送られ、信号比較部３５の比較結果の出力信号ＳＣがＬＥＤ駆動電流ＩＷを制御する操作部３６に伝送され、操作部３６からの操作量信号ＳＶがＬＥＤ駆動回路部３４に伝送され、青色ＬＥＤ素子１５に駆動電流ＩＷが供給されて発光する。
白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいては、フォトセンサ７で受光した外光の明るさとフォトセンサ４５で受光した白色ＬＥＤ光源の照射光の明るさとを比較することにより、その明るさの差をなくすような微小な駆動電流ＩＷを青色ＬＥＤ素子１５に供給して白色ＬＥＤ光源１０を外光と同等の明るさで点灯させることができる。そのため、白色ＬＥＤ光源１０の明るさは外光の明るさの変化に対応して変化し、常時外光の明るさと同等の明るさで点灯させることができる。
そこで、図６（ａ）と図６（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールを比較した場合、図６（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは図６（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、台座８が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。
また、図６（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは外光を直接フォトセンサ７の受光面で受光するため、外光の反射光をフォトセンサ７の受光面で受光する図６（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、外光の明るさをより正確に検知することができ、白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
実施例４は、上記実施例３と同様に、１個の白色ＬＥＤ光源と２個のフォトセンサとで構成された白色ＬＥＤ光源モジュールであり、白色ＬＥＤ光源の配光特性がランバーシアン分布（図３参照）を有して青色ＬＥＤ素子から出射した光のうち白色ＬＥＤ光源の側方に向う光量が少ないことを考慮し、遮蔽壁のない構造としたことのみが実施例３と異なる。
図８（（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の上面図）は実施例４を示す説明図である。
図８の白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実装基板２の上に遮光性の高い高反射部材からなる外側壁３が設けられ、外側壁３で囲まれた第三空間４０内には実装基板２上に並装された白色ＬＥＤ光源１０とフォトセンサ７（図８（ａ）参照）、又は実装基板２上に実装された白色ＬＥＤ光源１０と、実装基板２上に白色ＬＥＤ光源１０と並設された白色ＬＥＤ光源１０の高さと同程度の高さを有する台座８上に実装されたフォトセンサ７（図８（ｂ）参照）を備えており、さらに、いずれの白色ＬＥＤ光源モジュール１においても、白色ＬＥＤ光源１０の上方の透明カバー９の内側に、受光面を白色ＬＥＤ光源側に向けてフォトセンサ４５を取り付けた構造となっている。
本実施例は、白色ＬＥＤ光源モジュール１の待機モードにおいて、フォトセンサ７で外光の明るさを検知すると共にフォトセンサ４５で白色ＬＥＤ光源の明るさを検知し、フォトセンサ４５の受光光量がフォトセンサ７の受光光量と同等となるように青色ＬＥＤ素子の駆動電流を制御して白色ＬＥＤ光源の明るさと外光の明るさを常時同等の明るさとするものである。
そこで、図８（ａ）と図８（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールを比較した場合、図８（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは図８（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、台座８が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。
また、図８（ｂ）の白色ＬＥＤ光源モジュールは外光を直接フォトセンサ７の受光面で受光するため、外光の反射光をフォトセンサ７の受光面で受光する図８（ａ）の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、外光の明るさをより正確に検知することができ、白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
なお、実施例３と実施例４を比較した場合、実施例４は実施例３に対して、遮蔽壁４が不要な分だけ材料費及び組立工数を低減することができ、製造コストを抑制することができる。同時に、遮蔽壁４が不要な分だけ白色ＬＥＤ光源モジュールの小型化が実現できる。
また、実施例３は遮蔽壁４を有するため遮蔽壁を有しない実施例４に対して光ノイズの防止効果が大きく、外光の明るさをより正確に検知することができるために白色ＬＥＤ光源の明るさを外光の明るさにより近づけることができる。
図９（（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図）、図１０（（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図）、図１１（（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図）、図１２（（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図）は実施例５を示す説明図である。
本実施例は、上記実施例１〜実施例４で用いられたフォトセンサ７の代わりに、透明薄膜太陽電池ＴＦＳＣ（以下、太陽電池と略称する）を用い、白色ＬＥＤ光源モジュールの待機モードにおいて、外光を受光した太陽電池の起電力で直接青色ＬＥＤ素子を駆動（発光）するものである。その結果、外光の明るさに応じた太陽電池の起電力で青色ＬＥＤ素子を駆動するため白色ＬＥＤ光源の明るさを常時外光の明るさに応じた明るさに維持することができる。
本実施例では、ＰＤを設けた他の実施例に比べ受光面積が大きいため、外光の検知感度が大きくなり、より外光との明るさの違いがなくなるものとなり、白色ＬＥＤ光源へ流せる電流値が増加するものとなり、幅広い外光の明るさに対応する白色ＬＥＤ光源モジュールとなり、外光との明るさを同等にする精度もより向上するものとなる。
また、本実施例では、ＴＦＳＣを用いたことにより、受光面積が実施例１、２よりも大きくなる分、外光入射による光電流値が高いものとなる。それ故、外光入射により、疑似点灯させるための信号入力源として微弱な光電流しか流せない受光素子とは異なり、直接電気機器を駆動させることが可能となる。
さらに、本実施例において外光が明るい場合は、その電流値を疑似点灯に用いる電流値が少なくなる分、残りの電流を他の電気機器、例えばバッテリー補助充電、パルス駆動回路、図７の信号処理回路３０内の各種機器動作電力などに使用することが可能となる。
具体的な白色ＬＥＤ光源モジュール１の構成は、実装基板２の上に外側壁３が設けられ、外側壁３で囲まれた第四空間４１内の実装基板２上に白色ＬＥＤ光源１０が実装され、白色ＬＥＤ光源１０の上方に該白色ＬＥＤ光源１０を覆うように透明カバー９が配設されている。
そしてさらに、太陽電池５０が取り付けられておりその位置は、図９に示すものは透明カバー９の外面上の中央部、図１０に示すものは透明カバー９の外面上の周辺部、図１１に示すものは透明カバー９の内面上の中央部、図１２に示すものは透明カバー９の内面上の周辺部となっている。
図９及び図１０の白色ＬＥＤ光源モジュールと図１１及び図１２の白色ＬＥＤ光源モジュールを比較した場合、図１１及び図１２の白色ＬＥＤ光源モジュールは、太陽電池が実装基板２と外側壁３と透明カバー９とで囲まれた密閉空間からなる第四空間４１の内部に位置して外部環境から保護されており、太陽電池５０が第四空間４１の外部に位置して外部環境に晒された図９及び図１０の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、信頼性の高いものとなっている。
また、図１０及び図１２の白色ＬＥＤ光源モジュールは、太陽電池５０が白色ＬＥＤ光源１０の直上からずれた位置（周辺部）に位置しており、太陽電池５０が白色ＬＥＤ光源１０の直上（中央部）に位置する図９及び図１１の白色ＬＥＤ光源モジュールに対して、白色ＬＥＤ光源１０からの照射光のうち太陽電池５０を透過する割合が少ないために減光量が少なく、明るい白色ＬＥＤ光源モジュールが実現できる。
なお、太陽電池５０の大きさ（受光面積）は青色ＬＥＤ素子１５を駆動するのに必要な電流値に基づいて設定される。そのため、白色ＬＥＤ光源モジュール１に取り付けた太陽電池５０では青色ＬＥＤ素子１５を駆動するに必要な電力が賄えない場合は、ＬＥＤ白色ＬＥＤ光源モジュール１と共に白色ＬＥＤ光源モジュール１を組み込んだ機器、装置等にも別個に太陽電池５０を設けて電力アップを図ることも考えられる。
１… 白色ＬＥＤ光源モジュール
２… 実装基板
３… 外側壁
４… 遮蔽壁
５… 第一空間
６… 第二空間
７… フォトセンサ
８… 台座
９… 透明カバー
１０… 白色ＬＥＤ光源
１１… 基板
１２… 凹部
１３… 反射枠
１３ａ… 外壁面
１４… 第一の回路パターン
１５… 青色ＬＥＤ素子
１６… ボンディングワイヤ
１７… 第二の回路パターン
１８… 透光性樹脂
１９… 蛍光体
２０… 封止樹脂
２１… 内側面
３０… 信号処理回路
３１… モード切換部
３２… 光源モード信号発生部
３３… 待機モード信号発生部
３４… ＬＥＤ駆動回路部
３５… 信号比較部
３６… 操作部
３７… フィードバック回路部
３８… 検知回路部
３９… 検知回路部
４０… 第三空間
４１… 第四空間
４５… フォトセンサ
５０… 透明薄膜太陽電池

Claims (7)

  1. 白色ＬＥＤ光源とフォトセンサを備えた白色ＬＥＤ光源モジュールであって、
    前記白色ＬＥＤ光源モジュールは、実装基台部と、該実装基台部上に配設された上方を開口とする外側壁と、前記外側壁の開口を塞ぐように設けられた透明カバーとで区画された空間内に、ＬＥＤ素子が透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で封止されてなる白色ＬＥＤ光源の照射方向と第１のフォトセンサの受光方向とが略同一方向として互いに並装されており、
    前記白色ＬＥＤ光源モジュールは光源として使用されない待機時において、外光の明るさを検知した前記第１のフォトセンサからの検知信号を受けたＬＥＤ駆動電流制御手段からの制御電流で前記ＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさと略同等となるようにしたことを特徴とする白色ＬＥＤ光源モジュール。
  2. 前記透明カバーの近傍に第２のフォトセンサの受光面を前記白色ＬＥＤ光源側に向けて配設し、外光の明るさを検知した前記第１のフォトセンサからの検知信号と、前記白色ＬＥＤ光源の明るさを検知した前記第２のフォトセンサからの検知信号とを比較する信号比較手段による比較差がゼロとなるような、前記ＬＥＤ駆動電流制御手段からの制御電流で前記ＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさと略同等となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源モジュール。
  3. 前記第１のフォトセンサ及び前記第２のフォトセンサはいずれもフォトダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２の白色ＬＥＤ光源モジュール。
  4. 前記実装基台部上に、表面を反射面とする遮蔽壁が設けられ、前記遮蔽壁の一端は透明カバーにより塞がれるとともに、前記外側壁と前記遮蔽壁とで区画された空間が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の白色ＬＥＤ光源モジュール。
  5. 前記実装基台部上に位置する前記第１のフォトセンサには、台座が設けられるとともに、前記第１のフォトセンサと前記白色ＬＥＤ光源から出る光の出射端面の高さが等しい位置となることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の白色ＬＥＤ光源モジュール。
  6. 白色ＬＥＤ光源と透明薄膜太陽電池を備えた白色ＬＥＤ光源モジュールであって、
    実装基台部と、該実装基台部上に配設された上方を開口とする外側壁と、前記外側壁の開口を塞ぐように設けられた透明カバーとで区画された空間内に、ＬＥＤ素子が透光性樹脂に蛍光体を混入した封止樹脂で封止されてなる白色ＬＥＤ光源が実装され、前記透明カバー近傍に透明薄膜太陽電池を配設した白色ＬＥＤ光源モジュールであって、
    前記ＬＥＤ光源モジュールは光源として使用されない待機時において、外光を受光した前記透明薄膜太陽電池の起電力でＬＥＤ素子を駆動することにより、前記白色ＬＥＤ光源の明るさが前記外光の明るさに対応する明るさとなることを特徴とする白色ＬＥＤ光源モジュール。
  7. 前記ＬＥＤ素子は、青色光を発する青色ＬＥＤ素子であり、前記蛍光体は青色光で励起されて黄色光を放出する青色蛍光体、又は、前記蛍光体は青色光で励起されて緑色光を放出する緑色蛍光体と青色光で励起されて赤色光を放出する赤色蛍光体との混合蛍光体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の白色ＬＥＤ光源モジュール。
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