JP2012028736A - Led lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射光を照射するLED照明装置に関する。 The present invention relates to an LED illumination device that emits reflected light.
光源としてLED(発光ダイオード)素子を用いた照明装置(以下、LED照明装置という)は、省エネルギー効率が高く長寿命である。LED照明装置には、LED素子から出射される光を反射面において反射させた後、その反射光を照射することにより、まぶしさを低減するようにしたものがある。 An illumination device using an LED (light emitting diode) element as a light source (hereinafter referred to as an LED illumination device) has high energy saving efficiency and a long life. Some LED illuminating devices reduce glare by irradiating the reflected light after reflecting the light emitted from the LED element on a reflection surface.
この種の従来のLED照明装置について図9を参照して説明する。図9に示すように、LED照明装置101は、反射基板2と、この反射基板2上に設けられた凹部24の内周面上に形成された樹脂層3と、反射基板2上に実装されたLED実装基板6と、を備える。凹部24の内周面は、光を反射する光反射面26となっている。樹脂層3は、黄色蛍光体を含む。LED実装基板6は、LED素子64を含む。LED素子64は、凹部24の開口周縁に配置される。図示される矢印は、LED素子64から出射される光路を表わす。
This type of conventional LED illumination device will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the
外部からの電源がLED素子64に供給されると、LED素子64から青色光が出射される。この青色光は、空気中を通って、樹脂層3へ達する。樹脂層3内において、青色光の一部が黄色蛍光体に照射される。黄色蛍光体に照射された青色光は、黄色光に変換される。この黄色光が黄色蛍光体から拡散され、光反射面26に達する。一方、黄色蛍光体に照射されない青色光は、樹脂層3を通って、光反射面26へ達する。
When power from the outside is supplied to the
これら青色光および黄色光は、光反射面26上で反射される。反射光は、凹部24の開口より外部へ照射される。このとき、青色光と黄色光とが合成されることにより、LED照明装置1から白色光が照射されるように感じられる。
These blue light and yellow light are reflected on the
上記構成の他に、例えば、特許文献1に示されるようなLED照明装置がある。このLED照明装置は、凹部の開口を覆うように透光体が形成されており、青色光および黄色光は、光反射面で反射された後、透光体を通ってLED照明装置の外部へ照射される。
In addition to the above configuration, for example, there is an LED illumination device as disclosed in
しかしながら、上述したようなLED照明装置においては、LED素子の屈折率と空気の屈折率とが大きく違うので、LED素子から出射される光を効率的にLED照明装置の外部へ導くことができないことがある。また、LED照明装置の外部からLED照明装置へ衝撃が与えられた場合、LED素子と基材との電気的な接続が外れることがある。 However, in the LED lighting device as described above, since the refractive index of the LED element and the refractive index of air are greatly different, the light emitted from the LED element cannot be efficiently guided outside the LED lighting device. There is. Moreover, when an impact is given to the LED lighting device from the outside of the LED lighting device, the electrical connection between the LED element and the base material may be disconnected.
本発明は、上記問題を解決するもので、効率的にLED照明装置の外部へ光を導くことができ、かつ電気的な接続信頼性の高いLED照明装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an LED lighting device that can efficiently guide light to the outside of the LED lighting device and has high electrical connection reliability.
本発明のLED照明装置は、一面に凹部を有し、この凹部の内周面が光反射面となる反射基板と、前記光反射面に対して光を照射するLED素子と、を備え、前記光反射面による反射光を前記凹部の開口より出射するLED照明装置であって、前記光反射面上に形成された第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層上で前記凹部内に充填された第2の樹脂層と、を備え、前記第1の樹脂層の屈折率と前記第2の樹脂層の屈折率とが同一であり、前記第2の樹脂層は、前記LED素子および該LED素子と電気的に接続された基材を封止し、前記第2の樹脂層の屈折率は前記LED素子の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きいことを特徴とする。 The LED lighting device of the present invention comprises a reflection substrate having a recess on one surface, and an inner peripheral surface of the recess serving as a light reflection surface, and an LED element that emits light to the light reflection surface, An LED lighting device that emits light reflected by a light reflecting surface from an opening of the concave portion, the first resin layer formed on the light reflecting surface, and filling the concave portion on the first resin layer A second resin layer, the refractive index of the first resin layer and the refractive index of the second resin layer are the same, and the second resin layer includes the LED element and the second resin layer. The substrate electrically connected to the LED element is sealed, and the refractive index of the second resin layer is smaller than the refractive index of the LED element and larger than the refractive index of air.
このLED照明装置において、前記第2の樹脂層は、前記LED素子を覆うように充填されることが好ましい。 In this LED lighting device, it is preferable that the second resin layer is filled so as to cover the LED element.
このLED照明装置において、前記LED素子と前記光反射面との間に、光を拡散させることができる光拡散手段を備え、該光拡散手段は前記LED素子から放射された光を複数回拡散させることが好ましい。 In this LED lighting device, a light diffusing unit capable of diffusing light is provided between the LED element and the light reflecting surface, and the light diffusing unit diffuses light emitted from the LED element a plurality of times. It is preferable.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、前記LED素子から放射された直接光及び前記光反射面で反射された反射光を拡散させることが好ましい。 In this LED illumination device, it is preferable that the light diffusing unit diffuses the direct light emitted from the LED element and the reflected light reflected by the light reflecting surface.
このLED照明装置において、前記第2の樹脂層を覆うように、第3の樹脂層が形成されていることが好ましい。 In this LED lighting device, it is preferable that a third resin layer is formed so as to cover the second resin layer.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、少なくとも前記第1の樹脂層、前記第2の樹脂層、又は前記第3の樹脂層に備えられていることが好ましい。 In this LED illumination device, it is preferable that the light diffusing means is provided at least in the first resin layer, the second resin layer, or the third resin layer.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、透光性部材であり、周りを覆っている樹脂と屈折率が異なることにより、光を拡散させるものであることが好ましい。 In this LED illumination device, the light diffusing means is preferably a translucent member, and diffuses light by having a refractive index different from that of the resin covering the periphery.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、蛍光体材料を有しており、前記LED素子から放射された光を波長変換して、放射するものであることが好ましい。 In this LED illumination device, it is preferable that the light diffusing unit has a phosphor material, and radiates light emitted from the LED element after wavelength conversion.
このLED照明装置において、前記光反射面に前記光拡散手段を備えたことが好ましい。 In this LED illumination device, it is preferable that the light diffusing means is provided on the light reflecting surface.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、前記光反射面の表面に形成された凹凸により、光を拡散するものであることが好ましい。 In this LED illumination device, it is preferable that the light diffusing unit diffuses light by unevenness formed on the surface of the light reflecting surface.
このLED照明装置において、少なくとも前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との界面、又は前記第2の樹脂層と前記第3の樹脂層との界面に、前記光拡散手段を備えたことが好ましい。 In this LED lighting device, the light diffusing unit is provided at least at the interface between the first resin layer and the second resin layer, or at the interface between the second resin layer and the third resin layer. It is preferable.
このLED照明装置において、前記光拡散手段は、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層の界面、又は前記第2の樹脂層と前記第3の樹脂層の界面に形成された気泡により、光を拡散するものであることが好ましい。 In this LED lighting device, the light diffusing means is formed by bubbles formed at the interface between the first resin layer and the second resin layer, or at the interface between the second resin layer and the third resin layer. It is preferable that the light diffuses.
このLED照明装置において、前記第2の樹脂層が凸状に形成されていることが好ましい。 In this LED lighting device, it is preferable that the second resin layer is formed in a convex shape.
このLED照明装置において、前記第3の樹脂層の屈折率は、前記第2の樹脂層の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きいことが好ましい。 In this LED lighting device, the refractive index of the third resin layer is preferably smaller than the refractive index of the second resin layer and larger than the refractive index of air.
このLED照明装置において、前記LED素子は、前記凹部の開口周縁に配置されることが好ましい。 In this LED lighting device, it is preferable that the LED element is disposed on an opening periphery of the recess.
本発明に係るLED照明装置によれば、第2の樹脂層の屈折率が、LED素子の屈折率よりも小さく、空気よりも大きいので、第2の樹脂層に代えて空気が用いられる従来のものに比べて、LED素子内で全反射が起こることが少なくなる。その結果、効率的にLED照明装置の外部へ光を導くことができる。また、LED素子およびLED素子と電気的に接続された基材が第2の樹脂層により封止されることにより、外部からLED照明装置へ衝撃が与えられた場合でも、LED素子と基材との電気的な接続が外れにくい。したがって、LED照明装置の電気的な接続信頼性を向上させることができる。また、LED素子から出射された光が、光反射面において反射されるので、LED照明装置から照射される光によるまぶしさが低減される。 According to the LED illumination device of the present invention, since the refractive index of the second resin layer is smaller than the refractive index of the LED element and larger than air, conventional air is used instead of the second resin layer. Compared with the LED, total reflection is less likely to occur in the LED element. As a result, light can be efficiently guided to the outside of the LED lighting device. In addition, the LED element and the base material electrically connected to the LED element are sealed by the second resin layer, so that even when an impact is applied to the LED lighting device from the outside, the LED element and the base material The electrical connection is difficult to disconnect. Therefore, the electrical connection reliability of the LED lighting device can be improved. Moreover, since the light radiate | emitted from the LED element is reflected in a light reflection surface, the glare by the light irradiated from a LED lighting apparatus is reduced.
以下、本発明の第1の実施形態に係るLED照明装置について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an LED lighting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)および(b)に示すように、LED照明装置1は、反射基板2と、この反射基板2上に設けられた凹部24の内周面上に形成された第1の樹脂層3と、第1の樹脂層3上に形成された第2の樹脂層4と、これを覆うように形成された第3の樹脂層5と、LED実装基板6と、を備える。第2の樹脂層4は、凹部24が充填されるように形成される。LED実装基板6は、LED素子64を実装している。図示される矢印は、LED素子64から出射される光路を表わす。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
第1の樹脂層3は、黄色蛍光体を含む。黄色蛍光体は、LED素子64から照射された青色光を黄色光に変換し、この黄色光を拡散する。凹部24の内周面は、光反射面26となっており、LED素子64から照射された青色光および黄色蛍光体から拡散された黄色光を反射する。第2の樹脂層4は、LED素子64およびLED素子64と電気的に接続された基材(後述する回路パターン63および接合材料65)を封止する。また、第2の樹脂層4は、反射基板2上で凸状に形成される。
The
第1の樹脂層3および第2の樹脂層4の各材料は、それらの屈折率が同一となるように選択される。この場合、第1の樹脂層3の屈折率および第2の樹脂層4の屈折率は、LED素子64の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい。したがって、第2の樹脂層4の代わりに空気が用いられる場合に比べ、LED素子64内で全反射が起こることを少なくすることができる。その結果、効率的にLED素子64から出射された光をLED照明装置1の外部へ導くことができる。
The materials of the
反射基板2は、ベース基材21と、このベース基材21上に形成された絶縁層22と、
この絶縁層22上に形成された回路パターン23と、を含む。ベース基材21の材料としては、銅、アルミニウムまたは窒化アルミニウム等の熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。回路パターン23の材料としては、銅、金またはアルミニウムを用いることが好ましい。
The
And a
第1の樹脂層3は、例えばシリコーン樹脂等の透明性を有する材料と粒状の黄色蛍光体とが混合されることにより形成される。第2の樹脂層4の材料は、第1の樹脂層3に混合された透明性を有する材料と同一の材料が用いられる。また、第2の樹脂層4の屈折率は、LED素子64の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい。第3の樹脂層5の材料としては、第2の樹脂層4の材料と同一の材料を用いることが好ましい。また、第3の樹脂層5の材料として、屈折率が第2の樹脂層4の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい材料を用いることが好ましい。具体的には、第3の樹脂層5の材料としては、シリコンーン樹脂またはアクリル樹脂を用いることが好ましい。第3の樹脂層5の形状としては、半球状であることが好ましい。
The
LED実装基板6は、ベース基材61と、このベース基材61上に形成された絶縁層62と、この絶縁層62上に形成された回路パターン63と、この回路パターン63と接合されたLED素子64と、を含む。
The
LED実装基板6の回路パターン63と反射基板2の回路パターン23とが、接合材料66を介して接合される。それにより、LED素子64は、接合材料65と、LED実装基板6の回路パターン63と、接合材料66と、反射基板2の回路パターン23と、を介して外部の電源と電気的に接続される。また、LED素子64は、凹部24の開口25周縁に配置される。
The
LED素子64は、例えばサファイアまたは窒化ガリウム等からなる基板上にバッファ層、n型半導体層、発光層およびp型半導体層を順に積層することにより形成される。n型半導体層の表面にn型電極が形成され、p型半導体層の表面に電流拡散膜とp型電極とが形成される。電流拡散膜は、導電性で、かつ反射率の高い材料で形成される。
The
接合材料65,66としては、金すず、金バンプ、銀ペーストまたは鉛フリーはんだ等の導電性材料を用いることが好ましい。
As the
次に、LED照明装置1の製造方法について説明する。なお、本例においては、フェイスダウン用LEDチップ(以下、LED素子64という)を用いた場合について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、LED素子64を回路パターン63に実装する。具体的には、LED実装基板6の回路パターン63上のLED素子64が実装されるべき領域に例えば金バンプ等の接合材料65を形成する。次に、接合材料65を介してLED素子64と回路パターン63とを超音波により接合する。それにより、LED素子64が回路パターン63上に実装される。
First, the
続いて、反射基板2の光反射面26上に第1の樹脂層3を形成する。具体的には、反射基板2の一面に凹部24を形成する。例えばシリコーン樹脂等の透明性を有する材料と粒状の黄色蛍光体とを混合することにより第1の樹脂層3を作製する。作製された第1の樹脂層3を光反射面26上に塗布した後、第1の樹脂層3が塗布された光反射面26を加熱する。それにより、第1の樹脂層3と光反射面26とが接着する。
Subsequently, the
続いて、反射基板2とLED実装基板6とを接合する。具体的には、LED実装基板6と反射基板2の回路パターン23とを接合すべき領域に例えば鉛フリーはんだ等の接合材料66を塗布する。その後、LED実装基板6を回路パターン23上に配置した後、リフロー加熱する。それにより、反射基板2とLED実装基板6とが接合する。
Subsequently, the
続いて、凹部24と第3の樹脂層5との間に第2の樹脂層4を充填する。具体的には、凹部を有する半球状の第3の樹脂層5を形成する。次に、LED素子64が覆われるように反射基板2の凹部24に第2の樹脂層4を充填する。次に、第3の樹脂層5の凹部に第2の樹脂層4を充填する。第2の樹脂層4が充填された第3の樹脂層5をLED実装基板6上に配置し、第3の樹脂層5とLED実装基板6とを加熱して接着させる。それにより、LED照明装置1が完成する。
Subsequently, the
次に、上記のように構成されたLED照明装置1の作用について説明する。まず、外部からLED素子64に電源が供給されると、LED素子64から青色光が出射される。
Next, the operation of the
LED素子64から出射された青色光は、第2の樹脂層4を通って、第1の樹脂層3に達する。この場合、第2の樹脂層4の屈折率が、LED素子64よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい。したがって、第2の樹脂層4の代わりに空気が用いられる場合に比べ、LED素子64内で全反射が起こることを少なくすることができる。
Blue light emitted from the
第1の樹脂層3に達した青色光の一部は、第1の樹脂層3に混合された黄色蛍光体に照射される。黄色蛍光体に照射された青色光は、黄色光に変換される。そして、黄色光が、黄色蛍光体から拡散される。拡散された黄色光が、反射基板2の光反射面26に達する。第1の樹脂層3に達した青色光のうち、黄色蛍光体に照射されなかった青色光は、第1の樹脂層3を通って光反射面26に達する。
A part of the blue light reaching the
光反射面26に達した青色光および黄色光は、光反射面26で反射され、再び第1の樹脂層3を通る。この場合、光反射面26で反射された青色光の一部は、再び第1の樹脂層3内に混合された黄色蛍光体に照射される。黄色蛍光体に照射された青色光は、黄色光に変換される。そして、黄色光が、黄色蛍光体から拡散される。
The blue light and yellow light that have reached the
このように生成された青色光と黄色光とが第2の樹脂層4を通り、さらに第3の樹脂層5を通って、LED照明装置1の外部へ導かれる。青色光と黄色光とが合成されることにより、LED照明装置1から白色光が照射されるように感じられる。
The blue light and yellow light generated in this way are guided to the outside of the
以上、本実施形態に係るLED照明装置1によれば、第2の樹脂層4の屈折率は、LED素子64の屈折率よりも小さく、空気よりも大きい。したがって、第2の樹脂層4の代わりに空気が用いられる場合に比べ、LED素子64内で全反射が起こることを少なくすることができる。その結果、効率的にLED照明装置1の外部へ光を導くことができる。また、LED素子64およびLED素子64と電気的に接続された基材が第2の樹脂層4により封止されることにより、外部からLED照明装置1へ衝撃が与えられた場合でも、LED素子64と基材との電気的な接続が外れにくい。したがって、LED照明装置1の電気的な接続信頼性を向上させることができる。また、LED素子64から出射された光が、光反射面26において反射されるので、LED照明装置1から照射される光によるまぶしさが低減される。
As described above, according to the
さらに、光反射面26上に蛍光体を含む第1の樹脂層3が形成されているので、蛍光体が有する熱を効率的に反射基板に放熱することができ、効率的に蛍光体に光の色を変換させることができる。なお、本実施形態においては、第1の樹脂層3が蛍光体を含む例を示したが、LED素子64として白色光を照射するものを用いた場合には、この蛍光体は必要でない。また、LED素子64が青色光を照射する場合であって、青色光を照射するLED照明装置である場合も同様に、この蛍光体は必要でない。
Furthermore, since the
また、第2の樹脂層4がLED素子64を覆うように形成される。したがって、LED素子64を確実に封止することができる。その結果、LED照明装置1の電気的な接続信頼性をより向上させることができる。
Further, the
また、反射基板2上で第2の樹脂層が凸状に形成され、さらに、第2の樹脂層4を覆うように第3の樹脂層5が形成される。したがって、第2の樹脂層4内で全反射が起きることを少なくすることができる。その結果、より効率的にLED照明装置1の外部へ光を照射することができる。なお、この第3の樹脂層5は、必ずしも形成されなくてもよい。
In addition, the second resin layer is formed in a convex shape on the
さらに、第3の樹脂層の屈折率は、前記第2の樹脂層の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい。したがって、第2の樹脂層4内で全反射が起きることを少なくすることができる。その結果、より効率的にLED照明装置1の外部へ光を導くことができる。
Further, the refractive index of the third resin layer is smaller than the refractive index of the second resin layer and larger than the refractive index of air. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of total reflection in the
また、LED素子64は、反射基板2の凹部24の25周縁に配置される。したがって、LED実装基板6による凹部24の開口25の面積の減少を最小にすることができる。その結果、より効率的にLED照明装置の外部へ光を導くことができる。
Further, the
次に、本発明の第2の実施形態に係るLED照明装置について、図2(a)および(b)を参照して説明する。図2(a)および(b)に示すように、本実施形態に係るLED照明装置1aは、複数(本例では、8つ)のLED素子64が、凹部24の開口25周縁に配置されている。その他の構成は、第1の実施形態と同等である。本実施形態において、第1の実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
Next, an LED lighting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). As shown in FIGS. 2A and 2B, the
外部からの電源が開口25周縁に配置された複数のLED素子64に供給されると、複数のLED素子64から青色光が出射される。本実施形態においては、上記第1の実施形態により得られる作用効果の他に、LED素子の個数が多いので、より多くの光がLED素子64から出射される。したがって、より多くの光がLED照明装置1aの外部へ導かれる。
When power from the outside is supplied to the plurality of
次に、本発明の第3の実施形態に係るLED照明装置について、図3(a)〜(c)を参照して説明する。図3(a)に示すように、LED照明装置1bは、第2の樹脂層4内に光拡散手段として透光性部材7を有している。この透光性部材7の屈折率は、周りを覆っている樹脂である第2の樹脂層4の屈折率と異なる。つまり、本実施形態における光拡散手段は、LED素子64からの光を、これら屈折率の異なる透光性部材7と第2の樹脂層4との界面において、様々な方向に全反射させることにより拡散させるものである。なお、第1の樹脂層3内には、蛍光体が含まれていない。他の構成は、上記第1の実施形態と同様である。
Next, an LED lighting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, the
本実施形態では、透光性部材7は、第2の樹脂層4内における第1の樹脂層3と第2の樹脂層4との界面付近に位置している。透光性部材7の材料としては、ガラス製のビーズ等を用いることが好ましく、LED素子64からの光を効率的に全反射させるために、第2の樹脂層4と屈折率の差が大きな材料を用いることがより好ましい。また、LED照明装置1bのように、物理的な強度を高めるために、第2の樹脂層4を覆うように第3の樹脂層5が形成されている場合、透光性部材7は、少なくとも第1の樹脂層3、第2の樹脂層4、又は第3の樹脂層5に備えられていればよい。LED素子64としては、可視光を照射するものでも、紫外光や赤外光等の可視光以外の光を照射するものでも構わない。
In the present embodiment, the
図3(b)に示すように、LED素子64からの出射光は、第2の樹脂層4を通って透光性部材7に照射され、拡散される。そして、この拡散光は第1の樹脂層3を通って光反射面26に照射され、反射された後、この反射光の一部が第1の樹脂層3及び第2の樹脂層4を通って透光性部材7により再度拡散される。図3(c)に示すように、LED素子64からの出射光が、透光性部材7により拡散されなかった場合、この光は光反射面26で反射された後、この反射光の一部が透光性部材7により拡散される。上記のように光が進む場合の他に、LED素子64からの出射光が、一の透光性部材7により拡散された直後、この拡散光が周囲にある他の透光性部材7に照射され、再度拡散される場合もある。こうすれば、LED素子64からの光が、LED照明装置1bの外部へ導かれるまでの間、その光は必ずそれらの樹脂層内を通過するので、LED素子64からの光を確実に拡散させることができる。
As shown in FIG. 3 (b), the light emitted from the
本実施形態のLED照明装置1bによれば、上記第1の実施形態と同様の効果が得られ、また、LED素子64からの光が、透光性部材7により任意の方向に複数回拡散されるので、この光のばらつきを抑制することができる。このため、その光に角度依存性を持たせないようにすることができ、結果として、均一な光がLED照明装置1bから出射されるようになるので、LED照明装置1bによる照射面の照度を均一にすることができる。
According to the
ところで、従来のLED照明装置において、例えばLED素子の直上方向又は横方向への光出力強度が大きく、LED素子から放射される光出力強度を放射角度に対して一定にできないという問題点があった。これに対して、LED照明装置1bによれば、上記のようにLED素子64からの光のばらつきを抑制して、この光を角度依存性のないものにすることができるので、LED素子64からの光出力強度を放射角度に対して一定にすることができる。
By the way, in the conventional LED lighting device, for example, there is a problem that the light output intensity in the direction directly above or laterally of the LED element is large and the light output intensity emitted from the LED element cannot be made constant with respect to the radiation angle. . On the other hand, according to the
また、本実施形態によれば、LED照明装置1bとレンズとを組み合わせて使用する場合、レンズの設計段階においてLED照明装置1bからの光のばらつきに対応したレンズの配置を考慮する必要がなくなるので、レンズの設計を容易とすることができる。
Further, according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、透光性部材7により、LED素子64からの直接光だけでなく光反射面26で反射された反射光を拡散させることができる。そのため、直接光及び反射光の双方に光拡散手段を設けることなく、透光性部材7への光の照射回数を増やして多くの光を拡散させることができる。従って、光拡散手段として用いられる透光性部材7(例えば、ガラス製のビーズ)の分量を少なくすることができ、コストを低減することができる。なお、直接光だけを拡散させる場合とは、従来のLED素子から放射された光をそのまま取り出す構造のLED照明装置において、まぶしさを低減するために、透光性部材7を含む部材をLED素子上に設置した場合を示す。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、第1の樹脂層3の分量を調整することにより、透光性部材7により拡散された光が、光反射面26で反射され、再度透光性部材7に戻るまでの光路長を変化させることができる。例えば、第1の樹脂層3の分量を増やして、光路長を十分長くすれば、その分、拡散光を混光させることができる。本実施形態では、第1の樹脂層3の分量の調整方法は、LED素子64から放射される光強度の角度依存性にもよるので、使用する個々のLED素子64の性能に合わせて分量を調整すればよい。こうすれば、LED素子64からの光の拡散度合いを容易に制御することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, by adjusting the amount of the
次に、本発明の第4の実施形態に係るLED照明装置について、図4(a)〜(c)を参照して説明する。図4(a)に示すように、本実施形態のLED照明装置1cは、第2の樹脂層4内に光拡散手段として蛍光体を含んでおり、この蛍光体はLED素子64からの出射光を波長変換して、拡散する。つまり、本実施形態の光拡散手段は、LED素子64からの光を蛍光体に照射させて、波長変換された光を蛍光体を中心として放射させることにより、実質的にLED素子64からの出射光を拡散させるものである。他の構成は、上記第3の実施形態と同様である。
Next, an LED lighting device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4A, the
本実施形態では、蛍光体は、第2の樹脂層3内における第1の樹脂層3と第2の樹脂層4との界面付近に位置しており、図中において、第2の樹脂層4内の蛍光体が含まれている箇所を、蛍光体含有部8として示している。本実施形態の蛍光体としては、例えば第1の実施形態に用いられている黄色蛍光体を用いることができる。
In the present embodiment, the phosphor is located in the vicinity of the interface between the
図4(b)に示すように、LED素子64からの出射光は、第2の樹脂層4を通り蛍光体含有部8に照射され、この照射光の一部が蛍光体に当たり、波長変換され、拡散放射される。そして、この拡散放射光が光反射面26で反射された後、この反射光の一部が、再度蛍光体に照射されて、拡散放射される。また、図4(c)に示すように、LED素子64からの出射光のうち、蛍光体に当たらなかった光は、光反射面26で反射され、再度蛍光体含有部8に照射され、この照射光の一部が蛍光体に当たり波長変換され、拡散放射される。
As shown in FIG. 4B, the emitted light from the
LED素子上に蛍光体を含む部材が設置された従来のLED照明装置では、LED素子からの光を蛍光体に当て、波長変換された光をそのまま取り出しているが、LED素子からの光は、全ての蛍光体に当たるとは限らず、蛍光体での変換効率が悪くなる虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、LED素子64からの直接光と光反射面26からの反射光とを蛍光体に当てることができるので、蛍光体に光を2度到達させることができる場合があり、蛍光体に光を当てる確率を高めることができる。
In a conventional LED lighting device in which a member containing a phosphor is installed on an LED element, light from the LED element is applied to the phosphor and the wavelength-converted light is taken out as it is, but the light from the LED element is It does not necessarily hit all phosphors, and there is a possibility that the conversion efficiency of the phosphors is deteriorated. However, according to the present embodiment, the direct light from the
次に、本発明の第5の実施形態に係るLED照明装置について、図5及び図6を参照して説明する。図5(a)に示すように、本実施形態のLED照明装置1dは、第1の樹脂層3及び第2の樹脂層4内にそれぞれ、光拡散手段として蛍光体を含んでいる。つまり、本実施形態の光拡散手段は、LED素子64からの光を、それら2種類の樹脂層内の蛍光体にそれぞれ照射させ、これらの蛍光体を中心として光を放射させるものである。他の構成は、上記第4の実施形態と同様である。
Next, an LED lighting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown to Fig.5 (a), the
本実施形態では、第1の樹脂層3内の蛍光体は、第1の樹脂層3と光反射面26との界面付近に位置し、第2の樹脂層4内の蛍光体は、第1の樹脂層3と第2の樹脂層4との界面付近に位置している。図中において、第1の樹脂層3内の蛍光体を含んでいる箇所を第1の蛍光体含有部8aとして、第2の樹脂層4内の蛍光体を含んでいる箇所を第2の蛍光体含有部8bとして示している。第1の蛍光体含有部8aと第2の蛍光体含有部8bとに含まれている蛍光体の材料は、同一の蛍光体材料でもよいし、別種類の蛍光体材料であっても構わない。
In the present embodiment, the phosphor in the
図5(b)に示すように、LED素子64からの出射光は、第2の蛍光体含有部8bに照射され、この照射光の一部が、第2の蛍光体含有部8b内の蛍光体に当たり、波長変換され、拡散放射される。また、図6(a)に示すように、その蛍光体に当たらなかった光は、第1の蛍光体含有部8aに照射され、この照射光の一部が、第1の蛍光体含有部8a内の蛍光体に当たる。また、図6(b)に示すように、第1の蛍光体含有部8a及び第2の蛍光体含有部8b内の蛍光体に当たらなかった光のうち、光反射面26で反射された反射光は、再度第2の蛍光体含有部8bに照射され、この照射光の一部が第2の蛍光体含有部8b内の蛍光体に当たる。上記のように光が進む場合の他、光反射面26で反射された反射光が、再度第1の蛍光体含有部8aに照射され、この照射光の一部が第1の蛍光体含有部8b内の蛍光体に当たる場合もある。
As shown in FIG. 5 (b), the emitted light from the
本実施形態によれば、LED素子64からの直接光と反射面26からの反射光とを、第1の蛍光体含有部8a及び第2の蛍光体含有部8bといった異なる箇所にある蛍光体にそれぞれ当てることができるので、蛍光体の変換効率を高めることができる。
According to this embodiment, the direct light from the
また、本実施形態によれば、蛍光体を第1の樹脂層3(第1の蛍光体含有部8a)と第2の樹脂層4(第2の蛍光体含有部8b)とに分けて設置することができる。この場合、波長変換する際に発熱を伴う蛍光体を含む部材の一部を、放熱性の良いベース基材21近傍の第1の樹脂層3に設置することにより、より効果的に熱を外へ逃がすことができ、結果として、LED照明装置1dの発熱を抑えることができる。このように、LED素子64の発光効率の低下や部材の劣化をもたらす発熱を抑えることにより、高価で複雑な構成を要することなく、簡単安価に品質的に良好な製品を製造することができる。
Further, according to the present embodiment, the phosphor is divided into the first resin layer 3 (first phosphor-containing
次に、本発明の第6の実施形態に係るLED照明装置について、図7を参照して説明する。本実施形態のLED照明装置1eは、光拡散手段として第1の樹脂層3と第2の樹脂層4との界面に気泡9が形成されたものである。つまり、本実施形態の光拡散手段は、LED素子64からの光を気泡9と第1の樹脂層3及び第2の樹脂層4との界面において、全反射させることにより拡散させるものである。他の構成は、上記第5の実施形態と同様である。
Next, an LED lighting device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
この気泡9は、内部に空気が充填されているので、透光性を有し、また、周りを覆っている樹脂である第1の樹脂層3及び第2の樹脂層4と屈折率が異なるため、上記第3の実施形態の透光性部材7と同様に機能するものと考えることができる。
Since the air bubbles 9 are filled with air, the
気泡9の形成方法は、特に限定されることなく、例えば第1の樹脂層3に予め気泡9を含ませて、この樹脂層を硬化させる方法が挙げられる。また、互いに接着性が良くない第1の樹脂層3と第2の樹脂層4とを接着させ、これらの接着性が低い部分を互いに剥がれさせることにより、気泡9を形成してもよい。
The method for forming the
本実施形態によれば、気泡9を透光性部材7とみなすことができるので、第3の実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、LED照明装置1eは、少なくとも第1の樹脂層3と第2の樹脂層4との界面、又は第2の樹脂層4と第3の樹脂層5との界面に気泡9を備えていれば、上記の効果を奏することができる。
According to this embodiment, since the
また、本実施形態によれば、気泡9が形成されている界面は、LED素子64からの光が、光反射面26により反射される前後で必ず通過する経路内にあるので、この光を気泡9に照射させ易く、十分に光を拡散させることができる。
Further, according to the present embodiment, the interface where the
次に、本発明の第7の実施形態に係るLED照明装置について、図8を参照して説明する。本実施形態のLED照明装置1fは、光拡散手段として光反射面26が凹凸状に形成されているものである。つまり、本実施形態の光拡散手段は、LED素子64からの光を光反射面26の凹凸に照射させて、拡散を繰り返し行わせるものである。他の構成は、上記第6の実施形態と同様である。
Next, an LED lighting device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the
LED素子64からの出射光は、第2の樹脂層4及び第1の樹脂層3を通って、光反射面26に照射される。この光反射面26の凹凸状は、凹部24に沿ったものなので、光反射面26での反射光の一部は、再度光反射面26に照射される。
Light emitted from the
本実施形態によれば、光反射面26が凹凸状に形成されているので、光反射面26と第1の樹脂層3との接触面積を増やすことができ、LED素子64から伝わる熱を効果的に放熱することができる。その結果、LED照明装置1fの発熱を抑えることができ、また、光出力を高めることができ、結果として、器具効率を上げることができる。
According to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、凹凸状がベース基板21の凹部24に沿って形成されており、例えば凹凸状が直線に沿って形成される場合に比べて、光反射面26で拡散された光が、再度光反射面26に照射され易くなるので、十分に光を拡散させることができる。
Further, according to the present embodiment, the uneven shape is formed along the
本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、以下のように、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、反射基板2のベース基材21の材料は、銅、アルミニウムまたは窒化アルミニウム等の熱伝導性に優れた材料に限定されず、プラスチックまたはエポキシ樹脂を用いてもよい。ベース基材21の材料として反射率の高い材料が用いられた場合、凹部24の内周面が研磨される。一方、ベース基材21の材料として反射率の低い材料が用いられた場合、銀またはアルミニウム等の反射率の高い材料が凹部24の内周面上に形成される。なお、例えば硫酸バリウム等の照射された光を拡散させることが可能な材料が、凹部24の内周面上に塗布されてもよい。
The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention as follows. For example, the material of the
また、反射基板2の形状としては、一方向が開口した箱状、樋状またはドーム状であってもよい。また、第1の樹脂層3に混合される透明性を有する樹脂の材料は、シリコーン樹脂に限定されず、光反射面26と密着可能な例えばアクリル樹脂またはエポキシ樹脂を用いてもよい。また、第1の樹脂層3に混合される黄色蛍光体に代えて、赤色蛍光体または緑色蛍光体を用いてもよい。なお、LED素子64,64aから出射された青色光が赤色蛍光体に照射されると、赤色蛍光体から赤色光が拡散される。また、LED素子64,64aから出射された青色光が緑色蛍光体に照射されると、緑色蛍光体から緑色光が拡散される。また、接合材料65は、LED素子64,64aの材料によっては、例えばシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂等の絶縁性材料を用いてもよい。また、第3の樹脂層5の形状としては、半球状で、かつ半球内が凹部であってもよい。また、上記の第3乃至第7の実施形態において、複数のLED素子64が凹部24の開口周縁に配置されてもよい。
Further, the shape of the
1,1a LED照明装置
2 反射基板
7 透光性部材
8 蛍光体含有部
8a 第1の蛍光体含有部
8b 第2の蛍光体含有部
21 ベース基材
22 絶縁層
23 回路パターン
24 凹部
25 開口
26 光反射面
3 第1の樹脂層
4 第2の樹脂層
5 第3の樹脂層
6 LED実装基板
61 ベース基材
62 絶縁層
63 回路パターン
64 LED素子
65,66 接合材料
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光反射面に対して光を照射するLED素子と、を備え、
前記光反射面による反射光を前記凹部の開口より出射するLED照明装置であって、
前記光反射面上に形成された第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層上で前記凹部内に充填された第2の樹脂層と、を備え、
前記第1の樹脂層の屈折率と前記第2の樹脂層の屈折率とが同一であり、
前記第2の樹脂層は、前記LED素子および該LED素子と電気的に接続された基材を封止し、前記第2の樹脂層の屈折率は前記LED素子の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きいことを特徴とするLED照明装置。 A reflective substrate having a concave portion on one surface, and an inner peripheral surface of the concave portion being a light reflecting surface;
An LED element that emits light to the light reflecting surface;
An LED illumination device that emits reflected light from the light reflecting surface from the opening of the recess,
A first resin layer formed on the light reflecting surface;
A second resin layer filled in the recesses on the first resin layer,
The refractive index of the first resin layer and the refractive index of the second resin layer are the same,
The second resin layer seals the LED element and a substrate electrically connected to the LED element, and the refractive index of the second resin layer is smaller than the refractive index of the LED element, and air An LED illumination device having a refractive index greater than that of the LED illumination device.
よりも大きいことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のLED照明装置。 The LED lighting device according to claim 5 or 6, wherein the refractive index of the third resin layer is smaller than the refractive index of the second resin layer and larger than the refractive index of air.
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JP2012243617A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Stanley Electric Co Ltd | Light source device and lighting device |
JP2014187077A (en) * | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Sharp Corp | Light-emitting device |
-
2011
- 2011-04-21 JP JP2011095384A patent/JP2012028736A/en not_active Withdrawn
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